[發明專利]一種基于自適應技術的高超聲速飛行器間歇故障診斷方法

有效

• 申請號: 201911198515.6
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN111123885B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 陳復揚;金帆;李雨清;劉宇曦;牛娟
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

1.一種基于自適應技術的高超聲速飛行器間歇故障診斷方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1，設定間歇故障的特征信息，建立間歇故障模型；

步驟2，構建帶有間歇故障和干擾的系統模型；

所述步驟2中，帶有間歇故障和干擾的系統模型如下：

其中，γ＝[φ,β,α]^T是姿態角向量，φ,β,α分別表示傾斜角、側滑角和迎角，ω＝[p,q,r]^T是角速率向量，p,q,r分別是滾轉角速率、俯仰角速率和偏航角速率；b_i是故障特征，表示J^-1的第i列；

矩陣Ω，R如下所示：

J∈R^3×3是對稱正定慣性矩陣，T∈R³是力矩向量同時也是系統的輸入信號，d₁(t),d₂(t)∈R³代表不確定外部擾動，ν(t),表示獨立的高斯噪聲信號且均值為零；

所述不確定外部擾動采用如下擾動模型：

其中，d_i0,d_ik,為未知常值參數，f_ik,為選定的已知基函數；當q＝0時，d_i(t)＝d_i0(t)表征常值擾動；當q＞0時，利用上式逼近系統中不確定的時變擾動信號，考慮的干擾表示為：

步驟3，對步驟2中的干擾信號進行處理；

所述步驟3中，對步驟2中的干擾信號進行如下處理：

其中，P∈R^3×3是待設計的正定對稱矩陣；x是觀測系統的狀態量；

步驟4，設計改進的殘差信號，用于檢測和隔離間歇故障：

所述步驟4中，設計改進的殘差信號表示為：

其中，Δt_i∈(0,θ_i)是滑動時間窗的長度，和分別表示第s個故障的持續時間和間隔，其最小值分別定義為常數λ_i＜0，是殘差生成器的狀態向量；

步驟5，設計自適應故障估計算法對故障進行估計。

2.如權利要求1所述的基于自適應技術的高超聲速飛行器間歇故障診斷方法，其特征在于：所述步驟1中，建立的間歇故障模型表示為：

其中，i表示第i個故障信號，τ_i,s和υ_i,s分別代表第s個故障隨機發生時間和隨機消失時間，并滿足τ_i,s＜υ_i,s＜τ_i,s+1，Γ(t)是階躍函數，f_i(s):N⁺→R是第s個故障的隨機常數幅值。

3.如權利要求1所述的基于自適應技術的高超聲速飛行器間歇故障診斷方法，其特征在于：故障發生時間檢測閾值為：

其中，是給定的置信水平，其中意味著標準高斯分布變量有的可能性落在區間中，

檢測到的發生時間為：

4.如權利要求1所述的基于自適應技術的高超聲速飛行器間歇故障診斷方法，其特征在于：故障消失時間檢測閾值為：

其中，是給定的置信水平，意味著標準高斯分布變量有的可能性落在區間中，

檢測到的消失時間為：

5.如權利要求1所述的基于自適應技術的高超聲速飛行器間歇故障診斷方法，其特征在于：所述步驟5中，設計如下自適應故障估計算法對故障進行估計：

其中，G∈R^3×3是自適應增益，e_w＝ω-x，x是觀測器的狀態量，是間歇故障的估計值。