基于多模型的飛機(jī)舵面故障診斷與主動(dòng)容錯(cuò)控制.pdf

1、對(duì)飛機(jī)安全可靠飛行的嚴(yán)格要求，使得飛行控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯(cuò)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(jī)中的應(yīng)用，可以顯著提高飛行的安全性，更為重要的是，當(dāng)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(duì)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(dòng)容錯(cuò)控制技術(shù)。
　　 首先，介紹了多模型理論，重點(diǎn)研究了兩種多模型產(chǎn)生方法，即RRQR分解方法和多觀測(cè)器方法。對(duì)控制器組的存在性進(jìn)行了理論上的分析

2、和證明，以及對(duì)飛行控制系統(tǒng)中的各種故障及其特性進(jìn)行了分析，給出了飛機(jī)中各類故障的數(shù)學(xué)描述。
　　 在執(zhí)行器速率不可測(cè)的情況下，針對(duì)執(zhí)行器故障的二階動(dòng)態(tài)特性，構(gòu)造了白適應(yīng)觀測(cè)器以產(chǎn)生殘差，進(jìn)行故障診斷，給出了對(duì)描述故障的朱知參數(shù)進(jìn)行估計(jì)的算法。依據(jù)二階動(dòng)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(dòng)態(tài)模型。
　　 針對(duì)同時(shí)存在對(duì)象矩陣參數(shù)的攝動(dòng)、外界擾動(dòng)和故障的一類線性系統(tǒng)，基于降維的未知輸入觀測(cè)器技術(shù)對(duì)于飛控系統(tǒng)執(zhí)行器故障

3、進(jìn)行診斷，使得系統(tǒng)對(duì)矩陣參數(shù)攝動(dòng)和外界干擾具有良好的魯棒性。把原系統(tǒng)分解為兩個(gè)子系統(tǒng)，一個(gè)子系統(tǒng)受故障的影響，而另外一個(gè)子系統(tǒng)不受故障的影響，但狀態(tài)可測(cè)。這樣，不但大大降低了計(jì)算量，而且保證了故障診斷的快速性和準(zhǔn)確性。對(duì)于多故障情況，設(shè)計(jì)了多未知輸入觀測(cè)器（即多模型）來(lái)描述不同的故障情況，通過(guò)切換邏輯獲取匹配當(dāng)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(cè)故障并對(duì)故障進(jìn)行估計(jì)，此外，此方法簡(jiǎn)單易行。
　　 針對(duì)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(cuò)控制。即在輸入的幅值有一定的物理限制的情況下，設(shè)計(jì)了基于徑向基函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)器來(lái)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(hào)是有界的，并實(shí)現(xiàn)了輸出的漸進(jìn)跟蹤。此外，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的自適應(yīng)律以調(diào)節(jié)未知參數(shù)，并對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了證明，最后，給出了相應(yīng)算法的仿真分析。
　　 針對(duì)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(duì)應(yīng)，當(dāng)故障發(fā)生后，通過(guò)切換機(jī)制，選擇與當(dāng)前系統(tǒng)最匹配的模型，并利用基于直接白適應(yīng)的容錯(cuò)控制方案進(jìn)行重構(gòu)。在多模型框架下，對(duì)故障建模主要依據(jù)故障類型，因而無(wú)需求解精確的故障幅值信息，對(duì)飛機(jī)故障模型的先驗(yàn)知識(shí)要求并不是很高。所以，在該框架下提出的故障容錯(cuò)控制方法，對(duì)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(jìn)行檢測(cè)、估計(jì)或調(diào)節(jié)。此外，用多個(gè)模型來(lái)覆蓋被控對(duì)象在故障情況下的不同動(dòng)態(tài)特性，有利于提高故障診斷的速度