[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

本發明提供了一種飛行器故障診斷方法、裝置和電子設備，涉及飛行容錯控制的技術領域，本發明方法在獲取到待診斷飛行器的實際攻角信號之后，結合預設擴張狀態觀測器確定出待診斷飛行器的攻角的殘差信號，然后再對殘差信號進行處理，以得到殘差信號在多個預設頻段上的能量特征，最后利用預設故障分類模型對多個預設頻段上的能量特征進行處理，得到待診斷飛行器的故障類型。本發明方法是通過殘差信號的頻域特征對飛行器的故障進行分類，進而降低了對傳感器測量噪聲的敏感度，從而有效地緩解了現有技術中的飛行器故障診斷方法存在的適應性差的技術問題。

技術領域

本發明涉及飛行容錯控制的技術領域，尤其是涉及一種飛行器故障診斷方法、裝置和電子設備。

背景技術

為滿足現代飛行器復雜化、智能化的要求，同時為提高飛行器的安全性和可靠性，故障診斷技術應運而生。現有技術中，常用的故障診斷技術為基于解析模型的故障診斷方法，通過建立濾波器，計算出殘差信號并與預設閾值進行比較，進而診斷出飛行器是否存在故障。但是這種故障診斷方式中，傳感器測量噪聲對診斷結果影響較大，使得該方法的適應性較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種飛行器故障診斷方法、裝置和電子設備，以緩解了現有技術中的飛行器故障診斷方法存在的適應性差的技術問題。

第一方面，本發明提供一種飛行器故障診斷方法，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。

在可選的實施方式中，所述預設擴張狀態觀測器表示為其中，表示x₁的變化率，所述x₁表示所述預設擴張狀態觀測器觀測到的攻角信號，x₂表示所述x₁的導數，x₃表示所述x₂的導數，表示所述x₂的變化率，表示所述x₃的變化率，β₁，β₂，β₃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e＝α-x₁，α表示所述實際攻角信號，表示彈道傾角的角加速度。

在可選的實施方式中，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。

在可選的實施方式中，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。

在可選的實施方式中，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。