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第 25 卷第 8 期华中理工大学学报 V o l. 25 N o. 8
繞倚倚, 表示对角
1997 年 8 月 J. H uazhong U niv. of Sci. & T ech. A ug. 1997
容错控制系统的一种神经网络控制策略
王志宏鹿浩王永骥黄心汉
(自动控制工程系)
2 2
摘要基于神经网络的函数逼近能力及其容错性, 提出了一种神经网络容错控制策略: 首先利用系统重构
的方法设计控制系统在各种故障情况下的控制律, 然后采用一个神经网络来学习这些控制律的特性. 学习结
束后, 将该神经网络作为控制器对系统实施控制. 对一个具体的线性系统在传感器故障情况下的神经网络控
制进行了仿真研究, 结果表明: 神经网络控制器能够代替系统原有的控制器. 而且在系统发生未知故障时, 同
样具有容错性.
关键词容错控制; 神经网络; 控制策略
分类号 T P 273
控制器的重构是实现容错控制的方法之保证系统在传感器失效后能够接近原系统的性
一[1 ]. 本文利用神经网络学习控制系统的各种控能, 维持系统稳定运行.
制律, 并将该神经网络作为控制器, 对一个具体系
统的传感器故障进行仿真研究. 仿真结果表明: 该
神经网络控制器能够代替原有的控制器. 而且在
未知故障发生时, 同样具有容错性.
T annenbaan A. O n Spectral
1 容错控制系统结构 T angential N evanlinna P ick Interpo lational. J.
M ath. A pp l, 1991, 155: 156~ 176
图 1 控制方案
考虑线性定常系统: X = A X + B U , 其中, X 5 t J B. Bounded A nalytic Functions. N ew
Yo容错控制器的设计方法很多 rk: A cadem ic P ress, 1984. , 这里采用状态
是 n 维状态向量; U 是 m 维控制向量; A 和 B 是
6反馈重构的方法刘勇. 非数值并行算法——遗传算法. . 北京: 科学出
适当维数的系统矩阵.
版社采用状态反馈控制律, 1995. U = R - KL X , 其中, K
参见图 1. 假设系统有m 种故障状态. 常用的
为状态反馈增益阵; L 为表示传感器故障的增益
系统重构的方案是: 采用多个控制器并行的方法.
阵. L = diag (l1, l2, ⋯, ln). li= 1 表示第 i 个传感
根据控制系统可能发生的各种故障, 离线确定合
A Validation Analysis of the Uncerta器正常工作 inty. li∈M[0, odels 1) 表示第fori (thei= 1, 2, ⋯, n)
适的控制律. 如可以设计 m + 1 个具有不同性能
个传感器的故障程度.
的控制器并行, 控制器 Perturbation0 对应于系统无故障of, 控制Spectra in a Time D oma in
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