[發明專利]飛行器故障診斷方法、裝置和電子設備

有效

• 申請號: 202110492740.1
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113221719B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 宋佳;趙凱;徐小蔚;艾紹潔;尚維澤
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F18/24
• 分類號: G06F18/24;G06F18/15;G06F18/213;G06F30/15;G06F30/20;G06F119/02;G06F119/10
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 安衛靜

1.一種飛行器故障診斷方法，其特征在于，包括：

獲取待診斷飛行器上攻角傳感器輸出的實際攻角信號；

基于預設擴張狀態觀測器和所述實際攻角信號確定所述待診斷飛行器的攻角的殘差信號；

對所述殘差信號進行處理，得到所述殘差信號在多個預設頻段上的能量特征；

利用預設故障分類模型對所述多個預設頻段上的能量特征進行處理，得到所述待診斷飛行器的故障類型；

所述方法還包括：

控制仿真飛行器在攻角指令下進行仿真飛行，并在目標時刻向所述仿真飛行器注入預設類型的故障；

獲取所述仿真飛行器的仿真攻角信號；

基于預設擴張狀態觀測器和所述仿真攻角信號確定攻角的仿真殘差信號；

對所述仿真殘差信號進行處理，得到所述仿真殘差信號在所述多個預設頻段上的能量特征；

利用多組訓練樣本對初始故障分類模型進行訓練，得到所述預設故障分類模型；其中，每組所述訓練樣本中包括：預設類型的故障及其對應的仿真殘差信號在所述多個預設頻段上的能量特征；

其中，獲取所述仿真飛行器的仿真攻角信號，包括：

構建所述仿真飛行器在目標通道上的非線性微分方程；其中，所述目標通道包括以下其中之一：橫側向通道，縱向通道；所述非線性微分方程表示為：；其中，V表示仿真飛行器在平面大地條件下的速度，m表示仿真飛行器的質量，D表示空氣阻力，表示發動機推力，g表示重力加速度，表示彈道傾角，Y表示空氣升力，Z表示飛行高度，表示仿真攻角，表示俯仰角速度，M表示俯仰力矩，I表示仿真飛行器的轉動慣量，表示仿真飛行器的加速度，表示彈道傾角變化率，表示高度變化率，表示攻角變化率，表示俯仰角加速度；

基于所述非線性微分方程確定所述仿真攻角信號。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預設擴張狀態觀測器表示為；其中，表示的變化率，所述表示所述預設擴張狀態觀測器觀測到的攻角信號，表示所述的導數，表示所述的導數，表示所述的變化率，表示所述的變化率，，，分別表示三個預設常數，M表示所述待診斷飛行器受到的俯仰力矩，I表示所述待診斷飛行器的轉動慣量，e表示所述殘差信號，且，表示所述實際攻角信號，表示彈道傾角的角加速度。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述殘差信號進行處理，得到所述殘差信號在多個預設頻段上的能量特征，包括：

獲取所述預設故障分類模型的輸入參數總數；

基于所述輸入參數總數確定小波包分解的目標層數；

對所述殘差信號進行所述目標層數的小波包分解，得到所述殘差信號在多個預設頻段上的能量特征。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

若所述待診斷飛行器的故障類型為目標故障，則獲取第一對照表和第二對照表；其中，所述目標故障包括：增益變化故障和數據偏差故障；所述第一對照表用于反映能量大小與故障偏離程度之間的對應關系，所述第二對照表用于反映殘差信號的突變方向與故障偏離方向之間的對應關系；

基于所述第一對照表和所述多個預設頻段上的能量特征確定所述目標故障的偏離程度；

基于所述第二對照表和所述殘差信號的突變方向確定所述目標故障的偏離方向。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預設故障分類模型包括：核極限學習機。