适用于飞机舵面损伤情况下的一种在线辨识算法研究

空中飞行时若舵面出现损伤情况,将会严重影响飞机机动性能,控制律若能在线适应故障,实现对故障状态重新建模,就可极大提高飞机的生存性和可靠性。限制最小二乘算法能够在线辨识出飞机舵面的故障参数变化,可以克服由于噪声和弱信号输入带来辨识不准确的问题。文中用某机型飞行数据对该算法作了仿真验证,说明该算法的有界性、稳定性和收敛性等性能特点是适用于飞机舵面损伤情况下的在线辨识。

基于SMO-SVR的飞机舵面损伤故障趋势预测

飞机舵面出现损伤时,为了更准确的预测状态参量变化情况,提出了一种改进的序贯最小优化支持向量回归(SMO-SVR,Sequential Minimal Optimization Support VectorRegression)预测方法.采用改进C-C平均方法对多元时间序列进行相空间重构,以确定最优嵌入维数m和延迟时间τd.根据所求m和τd建立加权SVR预测模型,并调整了SMO算法的停机准则.利用区间自适应粒子群算法(IAPSO,Interval Adaptive Particle Swarm Optimization)优化SVR参数,以提高参数优化速度.为了验证改进算法的有效性,针对飞机方向舵损伤故障趋势进行了预测和分析,并与径向基函数神经网络(RBFNN,Radial Basis Function Neural Net-work)方法进行了对比,仿真结果表明SMO-SVR预测模型具有很好的预测能力.

舵面损伤的气动模型及故障检测研究

针对飞机舵面损伤故障检测和诊断的气动模型和飞行状态限制 ,提出了在线故障模式预测方法 ,并使用某机的故障及正常风洞数据建立了舵面损伤非线性气动模型。最后 ,仿真验证了该方案的气动模型独立性、飞行状态及操纵的适应性。结果表明 ,该方法可提高自修复飞控系统中舵面损伤故障检测算法的适用性和工程应用能力。

FDI飞机舵面损伤故障全局检测的非线性数学模型

阐述了飞机在单舵面损伤故障下 ,建立故障状态下的数学模型 ,以及同样输入条件下飞机正常运动时的数学模型 ,得到飞机在相同飞行条件下损伤时的气动系数和无损伤正常时的气动系数 ,最终得到气动系数的残差。这将为以后飞机过载残差和角加速度残差奠定基础。论文中结合一定的算例给予证实推论的正确性。

可重复使用运载器气动舵面损伤的故障检测与诊断

可重复使用运载器再入飞行过程中,气动舵面的损伤故障会影响其飞行控制系统的性能,威胁运载器的安全。文章结合运载器气动布局的特点,利用运载器发生舵面损伤故障时气动系数变化的规律:正常气动系数向量与故障气动系数向量之差与正常气动系数向量成比例,而比例系数就是舵面损伤失效率。依据舵面失效率对该舵面的角加速度进行估算,并与实际的角加速度比较形成残差,实现对舵面损伤的故障检测与诊断。仿真结果表明,该方法是一种有效检测与诊断的方法,能满足工程应用要求。

多操纵面飞机舵面损伤的快速故障诊断

针对多操纵面飞机舵面损伤的快速故障诊断问题,提出一种直接估计舵面偏转量的自适应补偿观测器方法。首先,设计了增广观测器进行系统输入估计,并提出了自适应补偿方法解决其动态跟踪性能差的问题;其次,设计了一种新的自适应阈值以快速检测故障并降低虚警率;最后,利用舵面故障特点,采用重置初值的限定记忆最小二乘方法实现了对突变参数的实时估计,用以进行故障隔离。仿真结果表明:在不同的舵面损伤故障情况下,所提出的观测器方法能在20ms内发出故障预警,并在0.22s内确定故障位置,所采用的辨识方法可以在故障报警后的0.2s内准确估计出损伤程度。

基于自抗扰的无人飞行器舵面损伤被动容错控制

针对无人飞行器舵面损伤故障引起的气动参数大范围变化,采用线性自抗扰控制技术,将舵面损伤故障引起的被控对象特性变化,当作参数的有界摄动进行实时估计和补偿,将被控对象整定成不受特性变化影响的标称对象,实现对舵面损伤故障的被动容错控制。提出了一种基于频域分析的参数比值整定原则,保证控制器在舵面正常和故障两种情况下的鲁棒性和动态性能,仿真结果校验了该方法的有效性。

关于提高无人机飞控系统生存力的研究

无人机在完成高度、长航时飞行任务时,随着飞行时间的增加,飞行控制系统出现故障的概率也在不断增加,具体表现如飞行控制计算机故障、舵机故障、舵面损伤以及机载传感器故障等。为了使无人机在受到非致命性损伤和故障情况时,仍能够完成侦察任务或安全返回,需要研制一种高可靠性、高生存力的飞行控制系统。

飞翼布局矢量推力无人机容错控制研究

飞翼布局无人机利用多组气动舵面产生所需要的控制力和力矩,属于典型的过驱动系统;多组操纵舵面赋予其较高冗余配置的同时也使舵面故障率成倍增加。对横航向静不稳定的飞翼无人机而言,操纵面故障带来的力矩失衡会严重影响飞行安全,故以升降、方向舵损伤故障为例,提出一种气动为主,矢量推力为辅的控制分配方法;利用二元矢量偏转机构产生矢量推力,补偿损伤执行机构舵效,释放舵面控制裕度,恢复飞机操纵性;在气动舵面损伤的故障下,实现无人机的稳定控制。