NSV鲁棒容错控制设计：应对执行器故障与动态损伤

本文探讨了"针对执行器故障和执行器动态情况下控制面损坏的鲁棒NSV容错控制系统设计"，发表在2015年9月的《工业电子交易》（IEEETRANSACTIONSONINDUSTRIALELECTRONICS）第62卷第9期，作者是 Dezhi Xu、Bin Jiang（IEEE资深会员）和 Peng Shi（IEEE fellow）。研究的核心焦点在于近空间飞行器（NSV）的姿态控制系统的可靠性与鲁棒性。 首先，作者构建了一个考虑不确定性的NSV再入姿态动态模型，包括执行器故障模型以及控制表面损坏模型。这表明了研究对实际操作中的复杂性和挑战有深入理解，因为执行器故障和控制表面损坏是航天器控制中常见的问题，它们可能导致系统性能下降甚至失控。 为了应对这些挑战，作者提出了一个新颖的局部故障识别算法，该算法基于多观察器技术。这个算法包含故障检测观察器、故障参数识别观察器以及决策制定机制。这种多层次的故障识别策略能够有效地定位不同类型的执行器故障，并在早期阶段采取适当的措施来减轻其影响。 接着，文章采用全局自适应滑模观测器设计了一种命令滤波反步故障容忍控制器。这种控制器的设计旨在应对执行器故障、控制表面损坏以及系统不确定性带来的干扰，确保在复杂动态环境下，NSV的姿态控制能够保持稳定性和安全性。 最后，通过模拟结果验证了所提出的控制系统的有效性。作者展示了在面对各种不利条件时，如执行器故障、控制表面损伤以及系统不确定性，该容错控制系统如何通过实时调整和补偿，维持NSV的姿态控制在可接受的范围内。这种研究对于提高航天器在极端环境下的自主导航和操作能力具有重要意义，为未来空间探索任务提供了理论支持和技术保障。