[發明專利]基于舵面故障的容錯飛行控制系統和方法

無效

• 申請號: 201310294876.7
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103324202A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 宋益平;袁侃;李家遠
• 申請（專利權）人: 無錫華航電子科技有限責任公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05B13/04
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

1.一種基于舵面故障的容錯飛行控制系統，其特征在于，包括：

設置在飛機機體相應位置的傳感器：將測量到的參數值輸出；

故障檢測與隔離模塊：通過檢測設置在飛機機體相應位置傳感器的輸出，獲得飛機的飛行狀態參數估計值所述飛行狀態參數估計值包括飛機的滾轉速率、俯仰速率、偏航速率、攻角、側滑角；將飛行狀態參數估計值傳遞給控制器模塊；同時根據飛行狀態參數估計值對舵面的健康狀況以及發生故障的種類做出判斷；還對各個舵面發生該類故障的概率進行計算，將各個舵面發生該類故障的概率計算值p₁～p_i傳遞給監視器模塊，同時通過舵面傳感器對各舵面的偏轉角進行檢測，得出各舵面的偏轉角估測值并將各舵面的偏轉角估測值傳遞給監視器模塊；i表示共有i個舵面，i>1；

監視器模塊：基于故障檢測與隔離模塊發送的結果，確定舵面故障發生的位置，并為控制分配模塊提供控制分配的依據，包括：

a).根據舵面故障的類型，對舵面1～舵面i的上/下限重新進行設置，并將新的舵面偏轉限制參數發送給控制分配模塊；

b).用于監視由故障檢測與隔離模塊發送的各舵面發生故障的概率p₁～p_i和偏轉角估測值如果在一定的檢測時間內，某個舵面發生故障的概率超過了設定的閾值，則監視器模塊將認定該舵面發生故障，并決定具體應激活哪些相應的舵面來對該故障進行補償，計算出進行補償的控制信號在相應的舵面上疊加該控制信號如果確認該舵面發生的是鎖死故障，則監視器模塊將根據偏轉角估測值確定故障舵面的鎖死角度，并將偏轉角估測值傳遞給控制分配模塊；

c).根據舵面的故障狀態，選擇一種與所發生故障相對應的舵面作動模式，同時將該作動模式的編號發送給控制分配模塊；

控制器模塊：根據給定的狀態參考輸入Ref以及故障檢測與隔離模塊發送的飛機飛行狀態參數估計值來計算虛擬控制命令向量C_v，并將虛擬控制命令向量C_v傳遞給控制分配模塊作為虛擬控制輸入；并產生飛機發動機推力的控制命令；

控制分配模塊：根據監視器模塊發送的舵面作動模式、舵面偏轉限制，以及控制器模塊發送的虛擬控制輸入C_v，來計算包含各舵面偏轉角給定值的舵面偏轉角向量δ_c；

用于控制飛機飛行狀態的多個舵面：當未發生故障時，各舵面按照舵面偏轉角向量δ_c中的各舵面偏轉角給定值偏轉，與發動機推力共同控制飛機正常飛行；當某一舵面發生故障時，與該故障相對應的激活舵面以偏轉，其余舵面仍以舵面偏轉角向量δ_c中的各舵面偏轉角給定值偏轉，與發動機推力共同控制飛機繼續保持正常飛行。

2.如權利要求1所述的基于舵面故障的容錯飛行控制系統，其特征在于，所述設置在飛機機體相應位置的傳感器包括：安裝在飛機機體慣性導航系統中的陀螺儀，用于測量飛機滾轉速率、俯仰速率、偏航速率并輸出；安裝在飛機機頭側面的攻角側滑角傳感器，用于測量飛機攻角和側滑角并輸出。