[發(fā)明專利]一種基于自適應(yīng)技術(shù)的高超聲速飛行器間歇故障診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911198515.6
• 申請(qǐng)日: 2019-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN111123885B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳復(fù)揚(yáng);金帆;李雨清;劉宇曦;牛娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B23/02
• 分類號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

本發(fā)明公開一種基于自適應(yīng)技術(shù)的高超聲速飛行器間歇故障診斷方法，包括如下步驟：步驟1，設(shè)定間歇故障的特征信息，建立間歇故障模型；步驟2，構(gòu)建帶有間歇故障和干擾的系統(tǒng)模型；步驟3，對(duì)步驟2中的干擾信號(hào)進(jìn)行處理；步驟4，設(shè)計(jì)改進(jìn)的殘差信號(hào)，用于檢測(cè)和隔離間歇故障：步驟5，設(shè)計(jì)自適應(yīng)故障估計(jì)算法對(duì)故障進(jìn)行估計(jì)。此種故障診斷方法可使得容錯(cuò)控制的應(yīng)用變得方便簡(jiǎn)單，減輕容錯(cuò)控制器的負(fù)擔(dān)，并能針對(duì)間歇故障的高超聲速再入飛行器飛控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)故障診斷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于自適應(yīng)技術(shù)的高超聲速飛行器間歇故障診斷方法。

背景技術(shù)

故障指系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性、系統(tǒng)參數(shù)偏離了系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)值，從而影響系統(tǒng)的正常工作的一種異常現(xiàn)象，任何自動(dòng)控制系統(tǒng)都會(huì)發(fā)生故障。

隨著數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，很多應(yīng)用領(lǐng)域中的大部分故障的表現(xiàn)形式都是一種間歇性的故障。對(duì)于系統(tǒng)中可能發(fā)生的間歇故障如果沒有進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)和修復(fù)，那么故障的發(fā)生頻率就會(huì)逐漸增加并且最終演變成永久性故障。間歇故障具有隨機(jī)幅值、隨機(jī)發(fā)生和隨機(jī)消失等特性，因此它的診斷有兩個(gè)目的，一種是檢測(cè)故障出現(xiàn)時(shí)間和消失時(shí)間，另一個(gè)是估計(jì)故障的幅值。需要注意的是，故障持續(xù)時(shí)間可能很短，這就對(duì)檢測(cè)算法造成很大的困難，即在故障發(fā)生之后要及時(shí)地檢測(cè)它的消失時(shí)間，在故障消失之后及時(shí)檢測(cè)它的下一次發(fā)生時(shí)間，這就使得傳統(tǒng)故障檢測(cè)算法難以適用。間歇故障的表現(xiàn)形式多樣化，如時(shí)變間歇故障、固定幅值間歇故障、周期性間歇故障與非周期性間歇故障。目前關(guān)于高超聲速再入飛行器的研究文獻(xiàn)中，大多是關(guān)于永久性故障的處理方法，很少見到解決系統(tǒng)中存在間歇故障的問題，然而間歇故障由于其本身特性，傳統(tǒng)的故障診斷方法難以完全適用。基于此，考慮系統(tǒng)存在非周期固定幅值的間歇故障形式，并設(shè)計(jì)改進(jìn)的殘差信號(hào)來進(jìn)行故障檢測(cè)。

由于故障發(fā)生概率逐漸變大，促進(jìn)故障診斷理論迅速發(fā)展?，F(xiàn)在的故障診斷的方法，一般可分為硬件和軟件(解析)冗余。硬件冗余通常利用多路傳感器、計(jì)算機(jī)或軟件來測(cè)量某一變量，該方法需要增加測(cè)試設(shè)備，使系統(tǒng)復(fù)雜更高，為了解決提高系統(tǒng)可靠性與冗余硬件代價(jià)之間的矛盾，現(xiàn)如今常采用軟件冗余，分為基于解析模型的方法、基于數(shù)字信號(hào)處理的方法和基于知識(shí)的方法。其中基于解析模型的方法需要系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型，因此通常會(huì)受到外部擾動(dòng)及隨機(jī)噪聲的影響，使得該算法存在明顯的魯棒性問題；基于信號(hào)處理的方法能夠?qū)€性和非線性系統(tǒng)都適用，且靈敏度較高；基于知識(shí)的方法同樣不依賴被控系統(tǒng)模型，而是結(jié)合許多先驗(yàn)知識(shí)，然后通過知識(shí)的邏輯推理來得出最終的結(jié)論，包括基于模糊邏輯、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和基于定性模型，這種方法更適用于非線性系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，在于提供一種基于自適應(yīng)技術(shù)的高超聲速飛行器間歇故障診斷方法，其可使得容錯(cuò)控制的應(yīng)用變得方便簡(jiǎn)單，減輕容錯(cuò)控制器的負(fù)擔(dān)，并能針對(duì)間歇故障的高超聲速再入飛行器飛控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)故障診斷。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種基于自適應(yīng)技術(shù)的高超聲速飛行器間歇故障診斷方法，包括如下步驟：

步驟1，設(shè)定間歇故障的特征信息，建立間歇故障模型；

步驟2，構(gòu)建帶有間歇故障和干擾的系統(tǒng)模型；

步驟3，對(duì)步驟2中的干擾信號(hào)進(jìn)行處理；

步驟4，設(shè)計(jì)改進(jìn)的殘差信號(hào)，用于檢測(cè)和隔離間歇故障：

步驟5，設(shè)計(jì)自適應(yīng)故障估計(jì)算法對(duì)故障進(jìn)行估計(jì)。

上述步驟1中，建立的間歇故障模型表示為：