1。2。2容错技术的研究现状

1。2。3经典容错控制技术

图 1。2 经典容错控制技术分类

容错控制通常被分为主动和被动两种方式，这种分类方法已经被认为是一种公认的分类方法[2]。被动容错控制方法通过将系统可能发生的故障作为条件设计容错控制器，利用固定鲁棒控制器进行特定故障性能补偿，提高系统对故障适应能力的鲁棒性。主动容错控制方法一般基于故障诊断和分离技术展开容错控制，利用故障诊断机构在线反馈故障信息，进行控制器的参数和结构的在线调整，对故障进行在线补偿的容错方法[2]，主动容错方式使系统对故障有更强的适应能力。

(1) 可靠镇定：

Siljak于1980年最早提出了可靠镇定的概念，可靠镇定本质考虑的是控制器的容错问题，基本方法是利用两个或多个补偿器并行镇定同一被控对象。当其中一个或多个补偿器发生故障失效，只要剩余补偿器能够正常工作，闭环系统就可以保持镇定，此类控制为可靠镇定。可靠镇定强调了在控制回路失效的情况下，保证系统具有可接受的性能。

(2) 联立镇定：

Ackerman于1980年最早提出了联立镇定的问题，其本质考虑的是被控对象的元件故障问题，联立镇定的基本方法是利用控制器镇定动态多模型。当非线性系统的线性工作点发生变化，相应线性模型也发生变化。

(3) 完整性：

具有完整性的系统是指系统发生执行器或传感器卡死、饱和或断路故障时系统仍能够保持稳定，其本质是针对传感器与执行器故障的容错控制。在执行器失效，系统失去预期性能指标，系统如果能够保持稳定工作，系统具有稳定性。

主动容错控制方法典型系统结构框图如下所示：

图1。3 典型主动容错控制系统结构框图

(4)基于故障诊断和分离的主动容错控制：

    故障诊断和分离(FDI)技术是保证系统安全主动可靠的技术基础，基于故障诊断和分离的主动容错方法包括控制律重新调度和控制律重构。

控制律重新调度：

控制律重新调度控制基本思想是根据故障诊断机构来获得故障信息，对于设计好的容错控制器进行选择，进行故障影响的补偿。这类控制方法在实际控制器设计中运用起来简单且实现迅速，在当前飞行器控制的各个层面已经得到了广泛的运用。控制律重新调度控制方法对于故障诊断机构的精确性和实时性依赖严重。故障诊断机构及时诊断出故障并准确反馈给控制器，控制律重新调度控制才能及时进行容错控制，诊断机构的漏检、误检等故障都会对控制系统带来严重后果。文献综述

控制律重构设计：

控制律重构设计是对控制系统的结构、参数进行在线调整，以保证控制律能够对系统当前工作状态具有一定的适应性，这类控制方法目前已经被广泛的运用在了飞行器控制系统、化工控制等各种不同领域。在控制律重构理论发展的过程中，许多优秀的控例如伪逆方法、多模型方法、模型跟随、神经网络等。制律重构方法先后被开发出来，

(5)基于自适应的主动容错控制：

自适应技术主要针对的是未知参数变化和干扰的影响。控制器具体根据外界环境扰动或系统结构参数的变化，自动调节系统结构或控制参数的能力，通过控制器的调整保证系统性能。当前自适应控制方法一般为模型参考自适应控制和自校正自适应控制两种方法。模型参考自适应主要利用给控制系统建立给定的辅助动态系统作为参考模型，以实现参数自动反馈调整，目的是使被控对象能够渐近跟踪参考系统。而自校正系统是利用对控制系统的输入和输出进行参数辨识，来对控制参数进行调整，使被控对象满足系统性能指标。