基于多模型的飛機舵面故障診斷與主動容錯控制.pdf

1、對飛機安全可靠飛行的嚴格要求，使得飛行控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯控制技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注與空前發(fā)展，其在軍用或民用飛機中的應(yīng)用，可以顯著提高飛行的安全性，更為重要的是，當發(fā)生故障后，能保證繼續(xù)完成飛行任務(wù)或安全著陸。本文針對飛行控制系統(tǒng)執(zhí)行器的多故障情況，研究了基于多模型的故障診斷與主動容錯控制技術(shù)。
　　 首先，介紹了多模型理論，重點研究了兩種多模型產(chǎn)生方法，即RRQR分解方法和多觀測器方法。對控制器組的存在性進行了理論上的分析

2、和證明，以及對飛行控制系統(tǒng)中的各種故障及其特性進行了分析，給出了飛機中各類故障的數(shù)學(xué)描述。
　　 在執(zhí)行器速率不可測的情況下，針對執(zhí)行器故障的二階動態(tài)特性，構(gòu)造了白適應(yīng)觀測器以產(chǎn)生殘差，進行故障診斷，給出了對描述故障的朱知參數(shù)進行估計的算法。依據(jù)二階動態(tài)特性，經(jīng)推導(dǎo)后得出了執(zhí)行器故障的近似低階動態(tài)模型。
　　 針對同時存在對象矩陣參數(shù)的攝動、外界擾動和故障的一類線性系統(tǒng)，基于降維的未知輸入觀測器技術(shù)對于飛控系統(tǒng)執(zhí)行器故障

3、進行診斷，使得系統(tǒng)對矩陣參數(shù)攝動和外界干擾具有良好的魯棒性。把原系統(tǒng)分解為兩個子系統(tǒng)，一個子系統(tǒng)受故障的影響，而另外一個子系統(tǒng)不受故障的影響，但狀態(tài)可測。這樣，不但大大降低了計算量，而且保證了故障診斷的快速性和準確性。對于多故障情況，設(shè)計了多未知輸入觀測器（即多模型）來描述不同的故障情況，通過切換邏輯獲取匹配當前故障系統(tǒng)的最佳模型，改善了系統(tǒng)性能，且能有效地檢測故障并對故障進行估計，此外，此方法簡單易行。
　　 針對未知的損傷故

4、障，研究了系統(tǒng)輸入受限，又存在不確定性的故障診斷與容錯控制。即在輸入的幅值有一定的物理限制的情況下，設(shè)計了基于徑向基函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測器來近似模型的不確定性，利用基于直接自適應(yīng)的重構(gòu)控制方法，給出了基于μ修正后參考模型的模型跟蹤匹配條件，保證系統(tǒng)的信號是有界的，并實現(xiàn)了輸出的漸進跟蹤。此外，設(shè)計了相應(yīng)的自適應(yīng)律以調(diào)節(jié)未知參數(shù)，并對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了證明，最后，給出了相應(yīng)算法的仿真分析。
　　 針對不同的故障情況，即卡死，松浮和飽

5、和，建立不同的模型與之相對應(yīng)，當故障發(fā)生后，通過切換機制，選擇與當前系統(tǒng)最匹配的模型，并利用基于直接白適應(yīng)的容錯控制方案進行重構(gòu)。在多模型框架下，對故障建模主要依據(jù)故障類型，因而無需求解精確的故障幅值信息，對飛機故障模型的先驗知識要求并不是很高。所以，在該框架下提出的故障容錯控制方法，對一些未知的、已知的或與已知具有相似性質(zhì)的故障均可進行檢測、估計或調(diào)節(jié)。此外，用多個模型來覆蓋被控對象在故障情況下的不同動態(tài)特性，有利于提高故障診斷的速度