基于分层模糊系统的月球探测车协调驱动自适应容错控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于分层模糊系统的月球探测车协调驱动自适应容错控制方法。本发明在系统存在不确定性和外部干扰的情况下，针对执行器故障设计了容错控制器，步骤为：给定车轮滑转率的期望值；根据滑转率的期望值，限定其在动态过程中的变化范围；给出系统未知函数的界函数；给出未知故障函数的界函数以及未知干扰项的界；给出各层模糊系统的输入变量的论域及隶属函数；用分层模糊逻辑系统逼近未知函数；设计参数向量自适应律；设计分层模糊容错控制器。该方法使模糊规则数目大大减少，便于实时控制；故障发生前、后的控制精度均较高，且稳态时间短。
【专利说明】基于分层模糊系统的月球探测车协调驱动自适应容错控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动控制【技术领域】，具体涉及一种基于分层模糊系统的月球探测车协调驱动自适应容错控制方法。
【背景技术】
[0002]在探月工程中，月球探测车发挥着极其重要的作用。月球探测车是各种探测仪器的载体，其基本功能是具有在未知环境的复杂路面行走的能力。月球表面大多数地方都覆盖着细尘和碎岩，称为月壤层。从物理特性来看，月壤层的土壤多数比较松软，并且有较多的小砂石分布。这种土壤条件对探测车的自主行驶提出了很大挑战，月球探测车在这种复杂的地形环境中执行科学探测任务，必须具备性能优越、自适应能力强的控制系统。月球探测车的驱动控制系统作为月球探测车最底层的执行机构，其稳定性及快速性在很大程度上制约着月球探测车的自主行为能力，并且在复杂的未知环境中，月球探测车机械部件和控制系统极易出现故障，同时人类往往无法对月球探测车进行直接干预，因此，要确保月球探测车能在较长的时间里和复杂的工作环境下顺利完成预定任务，就需要建立容错机制以提高控制系统的可靠性。另外，对于在月表复杂环境下运行的探测车来说，探测车精确的驱动动力学模型是很难得到的，因此，需要解决模型参数不确知情况下的容错控制问题。
[0003]迄今为止，对月球探测车的驱动容错控制问题的研究仅见于孙多青撰写的论文“六轮摇臂式月球探测车协调驱动自适应模糊容错控制”(《宇航学报》，2012年第I期)；该文利用模糊逻辑系统设计了容错控制器。由于月球探测车的驱动控制系统具有多个输入变量，而众所周知，当处理含有多个输入变量的系统时，采用模糊控制存在一个普遍的困难:模糊控制器中规则数目随系统变量个数呈指数增长，即“维数灾”问题，这严重降低了控制的实时性，使得在工程`上难以实现。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对上述问题，提供一种实时性好，控制精度较高，且能保证闭环系统稳定性的基于分层模糊系统的月球探测车协调驱动自适应容错控制方法，以提高复杂和未知环境中月球探测车的驱动控制系统的可靠性，防止因执行器故障引起的月球探测车失控。
[0005]实现本发明目的的技术方案是:一种基于分层模糊系统的月球探测车协调驱动自适应容错控制方法，其通过以下步骤实现:
第一步，给定车轮滑转率4的期望值&,〖二 13s5 ；
第二步，根据给定的车轮滑转率4的期望值，限定在动态过程中1的变化范围；第三步，根据已知参数和未知参数的变化范围，给出月球探测车在松软土壤上行驶时驱动系统动力学方程中的未知函数的界函数以及未知控制增益gib)的上界函数gf (X)和下界函数
【权利要求】
1.一种基于分层模糊系统的月球探测车协调驱动自适应容错控制方法，其特征在于通过以下步骤实现: 第一步，给定车轮滑转率I的期望值)?,: = 1,3,5 ； 第二步，根据给定的车轮滑转率的期望值，限定在动态过程中车轮滑转率的变化范围； 第三步，根据已知参数和未知参数的变化范围，给出月球探测车在松软土壤上行驶时驱动系统动力学方程中的未知函数<(4的界函数(功以及未知控制增益的上界函数gf (>)和下界函数§u(x)；即#0)和gf 0)，gJx)满足:
【文档编号】G05B13/04GK103488080SQ201310404066
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】孙多青 申请人:河北科技师范学院