2、航空航天领域控制分配与容错控制技术解析

航空航天领域控制分配与容错控制技术解析

1. 控制分配技术概述

控制分配（CA）技术通常包含执行器的位置和速率约束以及执行器动力学。在过驱动控制系统中，引入CA技术可增强系统的控制性能和稳定性。

1.1 控制分配方法

• 静态与动态CA技术对比 ：有研究对比了静态CA和动态CA技术，验证了CA技术对过驱动控制系统性能和稳定性的提升作用。
• 动态CA方法 ：针对具有执行器幅值和速率限制的过驱动控制系统，提出了动态CA方法。考虑执行器动力学时，可将CA问题转化为线性矩阵不等式（LMI）问题并求解。
• 容错CA方法 ：鉴于实际应用中执行器可能存在的不确定性和故障，CA技术已用于设计容错控制（FTC）系统。冗余执行器为系统提供了容错能力，在执行器故障时，需要将虚拟控制信号重新分配给剩余的健康执行器，以维持系统性能，这被称为可重构CA问题。针对不同情况，提出了多种容错CA方案，如加权伪逆控制分配（PICA）方法、在线滑模CA方案、级联伪逆方法和定点方法等。

1.2 控制分配在航空航天领域的应用

CA技术在航空航天领域得到了广泛研究和应用，以下是一些具体应用案例：
|应用场景|应用方法|
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|飞行器飞行控制系统|对于配备多个控制舵面的飞机，有大量关于CA方法的理论研究和工程应用成果。|
|现代航天器姿态控制系统（ACS）|通常使用冗余执行器（如反作用轮（RWs）、控制力矩陀螺、推进器等）来确保AC