[發(fā)明專利]一種民機飛控系統(tǒng)抗干擾時變故障診斷方法

在審

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• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104503428A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 郭潤夏;陳玖圣;郭凱
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本發(fā)明屬于故障診斷與容錯控制技術領域，特別是涉及一種民機飛控系統(tǒng)抗干擾時變故障診斷方法。

背景技術

近年來，受民航業(yè)發(fā)展驅動，民用飛機自動飛行控制系統(tǒng)(下文簡稱民機飛控系統(tǒng))的復雜度、性能和自動化程度持續(xù)提高，這就要求民機飛控系統(tǒng)較之以前必須具備更好的可靠性和安全性。目前，民機飛控系統(tǒng)可靠性問題已經(jīng)成為飛機設計、制造領域中最關鍵、最亟待解決的技術問題之一。增加系統(tǒng)可靠性最直接的一種方法是提高系統(tǒng)組成部件的質量，如執(zhí)行器、控制器或傳感器，但是，這樣會大幅度增加設備的支出成本，代價昂貴，而且即使這樣也很難避免絕對不會發(fā)生故障。基于此，民機飛控系統(tǒng)的故障診斷問題變得愈發(fā)重要，目前大量科研單位的技術工作人員正致力于該項研究。

民機飛控系統(tǒng)故障診斷方法中具有代表性的是Alcorta-Garcia?Efrain等在2011年提出的小幅度、振蕩型故障的早期探測方法。該方法通過對A380機型飛行控制系統(tǒng)組成的深入分析，建立了理想的解析非線性模型，然后設計出故障診斷算法，通過縮小探測閾值，實現(xiàn)了小幅值故障的早期探測并給出故障告警，還通過數(shù)據(jù)仿真實驗證明了所提出算法的有效性。但同時也存在幾個問題，如：(1)所用模型是理想的解析數(shù)學模型，沒有考慮外部干擾的影響，很容易造成最終診斷結果中干擾與故障的混淆，即外部干擾并不是故障，因此此種診斷方法不能將干擾與故障很好地區(qū)分開來。(2)診斷結果的輸出形式為超限警告，即輸出故障提醒信息，但無法給出所發(fā)生故障的具體形式。(3)所提出的故障診斷算法僅僅適用于“振蕩型”故障，對于其他類型的故障，如“斜坡型”、“拋物線型”等類型的故障無效。(4)所提出的故障診斷算法復雜、規(guī)模和計算量大，工程實現(xiàn)時的難度較大。

此外，民機飛控系統(tǒng)的故障診斷一般只考慮對故障向量的估計與檢測，但是在發(fā)生故障時系統(tǒng)狀態(tài)變量的運動狀態(tài)對后續(xù)的故障原因分析以及容錯控制也是非常重要的。L.Lavigne將一種改良的卡爾曼濾波器用于故障和系統(tǒng)狀態(tài)變量的同時估計，但是這種方法僅適用于常值或慢時變類型故障的探測，對于快速時變故障的探測性能極劇下降，因此容易出現(xiàn)漏報或虛警現(xiàn)象。

發(fā)明內容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在給出故障具體形態(tài)的同時有效地將系統(tǒng)狀態(tài)變量也估計出來，并且算法規(guī)模小、運算簡單、易于工程實現(xiàn)的民機飛控系統(tǒng)抗干擾時變故障診斷方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的民機飛控系統(tǒng)抗干擾時變故障診斷方法包括按順序進行的下列步驟：

(1)建立同時包含外部干擾和內部故障向量的民機飛控系統(tǒng)非線性數(shù)學模型；

(2)設定故障估計算法的約束條件；

(3)設計狀態(tài)觀測器；

(4)設計自適應故障估計算法。

在步驟(1)中，所述的民機飛控系統(tǒng)非線性數(shù)學模型是：

x.(t)=φ(x,t)+B[u(t)+γ(t)]+Ed(t)y(t)=Cx(t)---(1)]]>