基于線性參數(shù)變化模型的直升機(jī)故障診斷研究.pdf

1、直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)是直升機(jī)的重要組成部分,對(duì)于直升機(jī)的飛行性能和安全性起著非常重要的作用。直升機(jī)在飛行過程中會(huì)不可避免地會(huì)受到外界擾動(dòng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障等不確定性因素影響。這些不確定性因素會(huì)直接影響直升機(jī)的飛行性能和安全性能,嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致飛行事故。因此研究直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)故障診斷與容錯(cuò)控制具有重要意義。在直升機(jī)正常情況下能保證其具有最優(yōu)的性能指標(biāo);在直升機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí),仍然具有一定的穩(wěn)定性能并可以繼續(xù)執(zhí)行飛行任務(wù)并安全返航。為此

2、,本文以直升機(jī)為研究對(duì)象,以線性矩陣不等式(LinearMatrixInequalities,LMIs)方法為基礎(chǔ),利用線性參數(shù)變化(LinearParameter-Varying,LPV)技術(shù),對(duì)直升機(jī)LPV控制系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷與容錯(cuò)控制問題研究。
　　 首先,介紹了故障診斷和容錯(cuò)控制的發(fā)展和現(xiàn)狀,闡述并提出基于LPV模型的直升機(jī)故障診斷問題。接著介紹了直升機(jī)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí),分析并建立了執(zhí)行器故障模型；同時(shí),概述了LPV系統(tǒng)理

3、論和研究方法,并給出了LPV系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計(jì)方法,為后續(xù)的故障診斷與容錯(cuò)控制研究建立基礎(chǔ)。
　　 其次,針對(duì)一類LPV控制系統(tǒng)的執(zhí)行器故障,提出了一種基于自適應(yīng)觀測(cè)器的故障診斷設(shè)計(jì)方法。采用LPV凸多面體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自適應(yīng)觀測(cè)器,并將參數(shù)的求解轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)MIs約束下的凸優(yōu)化問題。同時(shí),將方法與采用經(jīng)典自適應(yīng)估計(jì)算法設(shè)計(jì)進(jìn)行比較,仿真結(jié)果表明提出的算法可以快速、有效地診斷并估計(jì)出執(zhí)行器定值和時(shí)變故障。
　　 再次,在故障

4、診斷的基礎(chǔ)上,利用故障估計(jì)信息,提出了基于動(dòng)態(tài)輸出反饋的容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)方法以恢復(fù)系統(tǒng)性能。該控制器不僅能夠?qū)τ诠收袭a(chǎn)生的影響進(jìn)行有效補(bǔ)償,而且可以使故障補(bǔ)償后殘差具有魯棒H∞性能。
　　 然后,將本文所提基于LPV系統(tǒng)的自適應(yīng)故障診斷方法推廣到一類具有外部擾動(dòng)不確定控制系統(tǒng)。為了降低擾動(dòng)對(duì)故障估計(jì)的影響,引入魯棒H∞性能來設(shè)計(jì)LPV自適應(yīng)觀測(cè)器和故障估計(jì)算法。仿真結(jié)果表明所提算法能夠有效抑制外部擾動(dòng)對(duì)故障估計(jì)的影響。