專利名稱：飛行器大迎角運動三元數模型的故障診斷和容錯控制方法
技術領域：
本發明涉及飛行器故障診斷和容錯控制設計方法，特別是涉及一種飛行器大迎角運動三元數模型的故障診斷和容錯控制方法。
背景技術：
軍用飛行器是一種重要的作戰武器，民用飛行器則是一種重要的交通工具，在國防和人們的日常生活和工作中扮演著越來越重要的角色，對飛行器系統的故障診斷研究已經越來越受到人們的重視；故障診斷對于安全性要求高的系統極其重要，及時地檢測出系統故障，使自修復系統及時重構控制律，可避免系統崩潰及由此造成的物質損失和人員傷亡。以解析冗余為主導的故障檢測與診斷技術是從20世紀70年代初首先在美國發展起來的。1971年,美國麻省理工大學Beard在他的博士論文中首先提出了用解析冗余代替硬件冗余，并通過系統自組織，使系統閉環穩定，通過比較觀測器的輸出得到系統故障信息的新思想，標志著基于解析冗余的故障診斷技術的誕生。國外對于故障診斷的研究主要集中于工業系統和航空航天業，目前以研究廣義系統和非線性系統的故障診斷為主，采用的方法非常多樣，具體有滑模觀測器方法，神經網絡方法，專家系統方法，小波變換方法，未知輸入觀測器方法等，并多將幾種方法結合起來使用。對于線性系統的故障診斷方法已經比較成熟，已經有一套比較完整的診斷方法，并已經有一些實際的應用系統。美國空軍已在實驗戰斗機上采用了故障診斷技術。國內對飛行器故障診斷和容錯控制問題研究的論文也很多，采用的方法也為智能性或以狀態空間的自適應容錯控制方法(1、張軍峰、胡壽松基于多重核學習支持向量機的殲擊機故障診斷，東南大學學報(自然科學版)，2007年，第37卷增刊(I)，ppl-5;黃喜元王青后德龍董朝陽，基于模型參考自適應的高超聲速飛行器容錯控制，南京航空航天大學學報，2011年，第43卷增刊)。當飛行器出現故障時，整機氣動力、力矩、參數和輸入量都可能發生變化，如飛機機翼穿透一個小孔就會導致全機所有的氣動力、力矩等都會突變，而且不同的機動動作會增加一個等效輸入；然而，目前的研究方法將飛行器出現故障前后的模型用相同的結構和參數來描述，僅僅對輸入系數等參數進行調整，設計中沒有考慮空氣動力學特性、導致給出的容錯控制方案脫離實際飛行器而難以應用；特別很多容錯控制方法采用線性不等式或非突變性系統，對飛行器大迎角運動的故障診斷和容錯控制問題缺乏技術方法。
發明內容
為了解決現有容錯控制技術僅僅對飛行器輸入系數進行調整、設計中沒有考慮空氣動力學特性、導致給出的容錯控制方案脫離實際飛行器而難以應用，特別很多容錯控制方法采用線性不等式或非突變性系統，對飛行器大迎角運動的故障診斷和容錯控制問題缺乏技術方法的問題，本發明給出了一種飛行器大迎角運動三元數模型的故障診斷和容錯控制方法，該方法按照飛行器無故障時的模型和狀態組合指標判別式進行故障診斷；飛行器出現故障時首先對故障分類，再針對確定的故障類別分析飛行器全機參數和飛行動力學特性的影響，然后重新對故障發生后突變系統建模，得到飛行器出現故障時新的模型描述；容錯控制器的設計方法為設計出的控制量使得無故障模型輸出達到軍標要求，且該控制量和飛行器故障引起的非人為附加控制量共同組成的飛行器出現故障時的控制輸入使得飛行器出現故障時新的模型輸出穩定；并且可以直接進行飛行器大迎角飛行故障診斷并進行容錯控制。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種飛行器大迎角運動三元數模型的故障診斷和容錯控制方法，其特點是包括以下步驟:1、飛行器無故障時大迎角運動的三元數非線性模型為:
權利要求
1.一種飛行器大迎角運動三元數模型的故障診斷和容錯控制方法，其特點是包括以下步驟: (a)飛行器無故障時大迎角運動的三元數非線性模型為:
全文摘要
本發明給出了一種飛行器大迎角運動三元數模型的故障診斷和容錯控制方法，該方法按照飛行器無故障時的模型和狀態組合指標判別式進行故障診斷；飛行器出現故障時首先對故障分類，再針對確定的故障類別分析飛行器全機參數和飛行動力學特性的影響，然后重新對故障發生后突變系統建模，得到飛行器出現故障時新的模型描述；容錯控制器的設計方法為設計出的控制量使得無故障模型輸出達到軍標要求，且該控制量和飛行器故障引起的非人為附加控制量共同組成的飛行器出現故障時的控制輸入使得飛行器出現故障時新的模型輸出穩定；并且可以直接進行飛行器大迎角飛行故障診斷并進行容錯控制。
文檔編號G05B13/04GK103149928SQ20131009541
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月24日 優先權日2013年3月24日
發明者史忠科 申請人:西安費斯達自動化工程有限公司