基于分層模糊系統(tǒng)的月球探測車協(xié)調(diào)驅(qū)動自適應(yīng)容錯控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于分層模糊系統(tǒng)的月球探測車協(xié)調(diào)驅(qū)動自適應(yīng)容錯控制方法。本發(fā)明在系統(tǒng)存在不確定性和外部干擾的情況下，針對執(zhí)行器故障設(shè)計了容錯控制器，步驟為：給定車輪滑轉(zhuǎn)率的期望值；根據(jù)滑轉(zhuǎn)率的期望值，限定其在動態(tài)過程中的變化范圍；給出系統(tǒng)未知函數(shù)的界函數(shù)；給出未知故障函數(shù)的界函數(shù)以及未知干擾項的界；給出各層模糊系統(tǒng)的輸入變量的論域及隸屬函數(shù)；用分層模糊邏輯系統(tǒng)逼近未知函數(shù)；設(shè)計參數(shù)向量自適應(yīng)律；設(shè)計分層模糊容錯控制器。該方法使模糊規(guī)則數(shù)目大大減少，便于實時控制；故障發(fā)生前、后的控制精度均較高，且穩(wěn)態(tài)時間短。
【專利說明】基于分層模糊系統(tǒng)的月球探測車協(xié)調(diào)驅(qū)動自適應(yīng)容錯控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于分層模糊系統(tǒng)的月球探測車協(xié)調(diào)驅(qū)動自適應(yīng)容錯控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在探月工程中，月球探測車發(fā)揮著極其重要的作用。月球探測車是各種探測儀器的載體，其基本功能是具有在未知環(huán)境的復(fù)雜路面行走的能力。月球表面大多數(shù)地方都覆蓋著細塵和碎巖，稱為月壤層。從物理特性來看，月壤層的土壤多數(shù)比較松軟，并且有較多的小砂石分布。這種土壤條件對探測車的自主行駛提出了很大挑戰(zhàn)，月球探測車在這種復(fù)雜的地形環(huán)境中執(zhí)行科學(xué)探測任務(wù)，必須具備性能優(yōu)越、自適應(yīng)能力強的控制系統(tǒng)。月球探測車的驅(qū)動控制系統(tǒng)作為月球探測車最底層的執(zhí)行機構(gòu)，其穩(wěn)定性及快速性在很大程度上制約著月球探測車的自主行為能力，并且在復(fù)雜的未知環(huán)境中，月球探測車機械部件和控制系統(tǒng)極易出現(xiàn)故障，同時人類往往無法對月球探測車進行直接干預(yù)，因此，要確保月球探測車能在較長的時間里和復(fù)雜的工作環(huán)境下順利完成預(yù)定任務(wù)，就需要建立容錯機制以提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外，對于在月表復(fù)雜環(huán)境下運行的探測車來說，探測車精確的驅(qū)動動力學(xué)模型是很難得到的，因此，需要解決模型參數(shù)不確知情況下的容錯控制問題。
[0003]迄今為止，對月球探測車的驅(qū)動容錯控制問題的研究僅見于孫多青撰寫的論文“六輪搖臂式月球探測車協(xié)調(diào)驅(qū)動自適應(yīng)模糊容錯控制”(《宇航學(xué)報》，2012年第I期)；該文利用模糊邏輯系統(tǒng)設(shè)計了容錯控制器。由于月球探測車的驅(qū)動控制系統(tǒng)具有多個輸入變量，而眾所周知，當(dāng)處理含有多個輸入變量的系統(tǒng)時，采用模糊控制存在一個普遍的困難:模糊控制器中規(guī)則數(shù)目隨系統(tǒng)變量個數(shù)呈指數(shù)增長，即“維數(shù)災(zāi)”問題，這嚴(yán)重降低了控制的實時性，使得在工程`上難以實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對上述問題，提供一種實時性好，控制精度較高，且能保證閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基于分層模糊系統(tǒng)的月球探測車協(xié)調(diào)驅(qū)動自適應(yīng)容錯控制方法，以提高復(fù)雜和未知環(huán)境中月球探測車的驅(qū)動控制系統(tǒng)的可靠性，防止因執(zhí)行器故障引起的月球探測車失控。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種基于分層模糊系統(tǒng)的月球探測車協(xié)調(diào)驅(qū)動自適應(yīng)容錯控制方法，其通過以下步驟實現(xiàn):
第一步，給定車輪滑轉(zhuǎn)率4的期望值&,〖二 13s5 ；
第二步，根據(jù)給定的車輪滑轉(zhuǎn)率4的期望值，限定在動態(tài)過程中1的變化范圍；第三步，根據(jù)已知參數(shù)和未知參數(shù)的變化范圍，給出月球探測車在松軟土壤上行駛時驅(qū)動系統(tǒng)動力學(xué)方程中的未知函數(shù)的界函數(shù)以及未知控制增益gib)的上界函數(shù)gf (X)和下界函數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種基于分層模糊系統(tǒng)的月球探測車協(xié)調(diào)驅(qū)動自適應(yīng)容錯控制方法，其特征在于通過以下步驟實現(xiàn): 第一步，給定車輪滑轉(zhuǎn)率I的期望值)?,: = 1,3,5 ； 第二步，根據(jù)給定的車輪滑轉(zhuǎn)率的期望值，限定在動態(tài)過程中車輪滑轉(zhuǎn)率的變化范圍； 第三步，根據(jù)已知參數(shù)和未知參數(shù)的變化范圍，給出月球探測車在松軟土壤上行駛時驅(qū)動系統(tǒng)動力學(xué)方程中的未知函數(shù)<(4的界函數(shù)(功以及未知控制增益的上界函數(shù)gf (>)和下界函數(shù)§u(x)；即#0)和gf 0)，gJx)滿足:
【文檔編號】G05B13/04GK103488080SQ201310404066
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】孫多青 申請人:河北科技師范學(xué)院