一种空间机器人执行器容错控制器设计与仿真开题报告
2021-03-11 00:20:28
1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1 容错控制的背景及发展状况
现代科学技术水平的高速发展，使得控制理论能够广泛应用于各种工程系统，并完成日趋复杂的控制目标，但与此同时，复杂控制仪器的大量应用一方面使得系统能够满足高灵敏度与高精密性的要求，另一方面也使得系统发生故障的概率大大增加，这就要求系统需要具备一定的容错性，而且故障如果在一定的时间内得不到消除与抑制，将会造成巨大的财产损失与人员伤亡。例如，1986年1月28日，美国“挑战者"号航天飞机在进行代 号sts。51-l的第10次太空任务时，距离发射时间仅仅73秒后，船体发生爆炸，7名宇航 员全部遇难，经调查后，事故原因是位于右侧火箭推进器上的o形环失效，从而引起连锁 反应，并最终导致飞船爆炸解体。1986年4月28日，乌克兰切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆由于设计缺陷而导致压力管式石墨慢化沸水反应堆发生爆炸，直接经济损失高达 2000亿美元，6。8万人由于核泄漏在事故发生后的15年内死亡。这都说明，如何保障复杂 控制系统的安全性与可靠性，已经成为了人们所研究的焦点。
容错技术是指系统对故障的容忍技术，它使系统在发生故障的情况下，能够自动诊 断和检测，并能够采取相应的措施自动补偿故障的影响以保证故障系统维持在规定的性能或可接受范围内的技术。这一点对实际系统，尤其是要求高可靠性的系统，如各类飞行器、核设施等，有着非常重要的意义。因此，容错控制系统设计是提高系统可靠性和 安全性的一个很重要的手段。
2. 研究的基本内容与方案
| 2、基本内容和技术方案 本课题的基本内容是通过对空间机器人执行器的系统建模以及对可能出现的卡死和恒增益变化等故障建模，设计参考模型，自适应控制算法以及容错控制器，对故障的执行器进行功能补偿或者将卡死故障执行器的功能均匀分配到功能正常的执行器上面，保证系统正常工作。 技术方案： 1) 掌握容错系统和自适应控制的知识，针对执行器可能出现的故障，建立相应的故障模型。 2) 设计系统的参考模型，设计自适应控制算法和容错控制器，用Lyapunov方程来证明自己设计系统的稳定性。 3) 熟练掌握C 语言编程，对所设计的系统编写程序进行数值仿真，验证算法的有效性以及容错控制器的可靠性。 4) 英译汉。 5) 15篇参考文献（包括英文至少三篇）及其摘要（250～300字）。 |
3. 研究计划与安排
3、进度安排
1) 第1～3周：英译汉，阅读文献，设计调查。
2) 第4周：完成译文、文献综述报告和开题报告，进行方案论证。
4. 参考文献（12篇以上）
1.牛飞, 刘长良. 浅析容错控制应用的新进展[j]. 仪器仪表用户, 2012, 19(6):97-99.
2.李俊领, 杨光红. 自适应容错控制的发展与展望[j]. 控制与决策, 2014(11):1921-1926.
3.刘超. 四轮独立线控电动车执行器容错控制算法研究[d]. 吉林大学, 2014.
