基于最小特征值的挠性航天器执行器故障自适应补偿技术  

Minimum eigenvalue-based adaptive compensation of actuator faults for flexible spacecraft

作　　者：马亚杰[1,2,3] 姜斌 任好[1,2,3] Yajie MA;Bin JIANG;Hao REN(College of Automation Engineering,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 211106,China;Key Laboratory of Navigation,Control and Health-Management Technologies of Advanced Aerocraft,Nanjing 211106,China;Jiangsu Key Laboratory of Internet of Things and Control Technologies,Nanjing 211106,China)

机构地区：[1]南京航空航天大学自动化学院,南京211106 [2]先进飞行器导航、控制与健康管理工业和信息化部重点实验室,南京211106 [3]江苏高校物联网与控制技术重点实验室,南京211106

出　　处：《中国科学：信息科学》2021年第5期834-850,共17页Scientia Sinica(Informationis)

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号:61703204,61773201,61533009);江苏省自然科学基金项目(批准号:BK20170807);中央高校基础科研业务费(批准号:NC2020002,NP2020103);高等学校学科创新引智计划(111计划)(批准号:B20007);“十三五”装备预研项目(批准号:30501050403);空间智能控制重点实验室基金项目(批准号:6142208180201);装备预研航天科技联合基金项目(批准号:6141B060910)资助。

摘　　要：本文针对挠性航天器执行器故障问题,提出了一种基于最小特征值的自适应故障补偿方法.首先,针对由故障和挠性模态引起的系统不确定性进行参数化;其次,为了解决由故障引起的控制增益矩阵的不确定性,构造了新的控制增益矩阵,并利用该矩阵的最小特征值设计标称控制信号;而后,设计自适应律对标称控制信号中的不确定参数进行估计,构成自适应控制信号,保证了系统稳定性和渐近跟踪性能;最后,仿真结果验证了本文提出的自适应控制方法的有效性.This paper develops an adaptive compensation scheme for flexible spacecraft under actuator faults.System uncertainties caused by faults and flexible uncertainties are first parameterized. To deal with the uncertainty of the control gain matrix caused by faults, a new control gain matrix is constructed. By using the minimum eigenvalue of this new control gain matrix, a nominal control signal is designed. Then an adaptive control signal is designed by estimating the uncertain parameters in the nominal control signal. The developed adaptive control signal guarantees system stability and asymptotic tracking properties. Simulation results are given to verify the effectiveness of the proposed adaptive compensation scheme.

关 键 词：执行器故障 自适应补偿 控制增益矩阵 挠性航天器 最小特征值 

分 类 号：V44[航空宇航科学与技术—飞行器设计]