非線性飛控系統(tǒng)魯棒故障診斷技術(shù)研究.pdf

1、本文針對非線性飛行控制系統(tǒng)的執(zhí)行器故障和傳感器故障進(jìn)行了故障診斷和故障隔離算法研究,將提出的算法在MATLAB/Simulink仿真平臺進(jìn)行了仿真驗證,并研究了飛控系統(tǒng)故障診斷仿真平臺技術(shù),用C++編程進(jìn)行了驗證。
　　 文中首先介紹了故障診斷技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀,同時對非線性故障診斷技術(shù)及微分幾何理論作了簡單的介紹。
　　 介紹了飛行器在大氣中運(yùn)動的物理基礎(chǔ)知識,建立了飛機(jī)的動力學(xué)模型和運(yùn)動學(xué)模型。建立飛機(jī)的六自由度微分方

2、程,以插值后的氣動參數(shù)為依據(jù),建立了典型狀態(tài)下的飛機(jī)非線性數(shù)學(xué)模型,并給出了對稱直線飛行狀態(tài)下的飛機(jī)運(yùn)動模型,為之后的故障診斷算法研究提供了數(shù)學(xué)模型。
　　 在檢測濾波器理論的基礎(chǔ)上,討論了基于檢測濾波器的魯棒故障診斷問題。首先將飛機(jī)模型線性化,通過設(shè)計故障檢測濾波器檢測增益矩陣,使執(zhí)行器故障輸出殘差固定在特定方向上,傳感器故障輸出殘差固定在特定平面上,實現(xiàn)了故障診斷與隔離。然后利用魯棒故障檢測濾波器對存在擾動和不確定性的飛控系

3、統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和隔離。
　　 針對仿射非線性飛控系統(tǒng)模型,提出了一種基于微分幾何方法的魯棒故障診斷算法,并將該算法擴(kuò)展到閉環(huán)系統(tǒng)。通過在狀態(tài)和輸出同胚變換,將原系統(tǒng)模型降為“能觀商子系統(tǒng)”,實現(xiàn)了某一通道故障與其它通道故障及不確定性進(jìn)行解耦,設(shè)計故障觀測器實現(xiàn)魯棒故障檢測與故障隔離,并以某型飛機(jī)為例驗證了該算法的有效性。該算法對多故障情況也同樣有效。
　　 最后,研究了飛行控制系統(tǒng)故障診斷仿真平臺技術(shù),介紹了平臺的總體設(shè)