[发明专利]基于自适应PI滑模观测器的星载ATP控制系统故障重构方法

摘要

本发明提供了一种基于自适应PI滑模观测器的星载ATP控制系统故障重构方法，针对含有故障的星载ATP控制系统，用状态空间模型法对系统建模，对传感器测量值进行滤波，设计自适应PI滑模观测器，使用自适应PI滑模观测器重构传感器故障信息。本发明采用PI函数替代现有滑模观测器中不连续项进行传感器故障重构，所设计的自适应PI滑模观测器能够在无需知道任何故障信息的情况下，完成故障的重构并有效抑制了滑模观测器的抖振。相比于现有方法，本发明所设计方法具有更强通用性，因为实际工程中故障的边界信息往往是未知的。

主权项

1.一种基于自适应PI滑模观测器的星载ATP控制系统故障重构方法，其特征在于包括下述步骤：第一步，针对含有故障的星载ATP控制系统，用状态空间模型法对系统建模，系统状态空间方程其中，t是系统运行时间，X(t)∈Rⁿ是系统状态矢量，为系统状态的导数；u(t)∈R^m是调节器的输入矢量；Y(t)∈R^p是传感器测量的系统输出矢量；函数f(t)表示有界但未知的传感器故障函数；A∈R^n×n、B∈R^n×m、C∈R^p×n为已知系统矩阵，F∈R^p×q为故障矩阵，假设n＞p≥q，C是行满秩矩阵；对传感器测量值进行滤波，设计滤波器其中，Z_f(t)为传感器测量矢量经滤波后的值，为Z_f(t)导数，A_f选择为稳定矩阵；定义新的状态X_a(t)＝(X(t),Z_f(t))，得到以X_a(t)为状态向量的新的状态空间方程第二步，设计自适应PI滑模观测器其中，G_l为线性反馈增益矩阵，G_n为滑模项增益矩阵，e_y为输出估计误差，和分别为状态向量和输出向量的估计值；所设计自适应PI滑模观测器中替代切换函数的PI函数其中，k_p,k_i分别是PI函数的比例增益和积分增益；第三步，使用自适应PI滑模观测器重构传感器故障信息，传感器故障的重构方式为