基于神经网络技术的飞机舵面故障趋势预测研究

在飞机舵面故障诊断系统中,及时准确的故障预报对提高飞机的安全性具有极其重要的意义,针对飞机舵面故障预报系统的设计要求,建立了神经网络故障预测模型以及训练算法,该预测模型采用三层BP网络模型,还对神经网络的预测精度给出了评价函数。最后,为了验证所述方法的有效性,结合风洞实验数据,对某机舵面故障模式之一的方向舵卡死进行了预测和分析,并与传统的ARMA方法进行了比较,结果充分表明了该神经网络预测模型的有效性和优越性。

改进的强跟踪飞机舵面快速故障诊断方法

针对多模型自适应估计(multiple model adaptive estimation,MMAE)方法适应突变故障能力差、多重渐消因子强跟踪算法滤波发散、故障条件概率计算量大等问题,提出一种改进的多重渐消因子强跟踪多模型自适应估计(strong tracking multiple model adaptive estimation,STMMAE)快速故障诊断方法。通过多重渐消因子提高了故障突变时滤波器的跟踪性能;通过改进一步预测协方差阵更新方程,保证了滤波器稳定性,提高了估计精度;采用基于欧几里得范数的飞机舵面故障概率快速计算方法,降低了故障概率计算量。对比仿真表明,该算法跟踪性强、速度快、精度高,具有较好的鲁棒性和稳定性。

基于改进混沌神经网络的飞机舵面故障预测研究

结合混沌序列的相空间重构理论和BP神经网络预测理论,构建了一个基于时间序列预测的混沌神经网络模型;考虑基本BP神经网络采用的梯度学习算法收敛速度较慢的缺点,文章利用改进的Levenberg-Marquart(L-M)优化学习算法对网络进行训练;最后对一组飞机舵面卡死故障数据进行仿真实验,结果表明该模型不仅提高了预测精度,而且网络收敛速度也得到明显的改善,有效避免神经网络局部极小问题,可以较好地对飞机舵面卡死故障进行预测。

基于双目视觉的飞机舵面偏角测量研究

针对通用飞机襟翼、副翼、升降舵等旋转舵面偏角的测量需求,提出了一种基于双目视觉原理的偏角测量方法。在飞机舵面布置编码标识点,利用双目相机采集被测舵面在不同偏角下的编码标识点图像;根据相机标定结果求得双目视觉投影矩阵;通过获取编码标识点的三维坐标,计算出舵面偏角。使用该方法进行舵面角度测量,精度高,安全可靠,在航空测试场景中具有较高的实用性和优越性。

飞机舵面缝隙缺陷建模及电磁散射特性分析

为了研究飞机舵面缝隙在飞机头向威胁角域的散射特性,提取舵面前端缝隙设计了雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)数值仿真分析模型。采用混合场积分方程和多层快速多极子算法进行了RCS仿真计算,并以RCS峰值、波峰宽度、均值增量三个评价指标分析散射特点。舵面前端缝隙的垂直极化散射明显(不同频率下的均值增量为3.33~10.72 dB),而水平极化散射较弱(均值增量小于1.6 dB),贯通缝隙散射强于沟槽式缝隙。选取了缝隙宽度、长度、频率三个典型参数对通缝垂直极化散射进一步研究,结果表明,峰值随宽度和长度增加而增加;波峰宽度随缝隙宽度增加变化相对平缓,随缝隙长度变化不大,随频率增加而减小;均值增量随宽度增加先增大后平缓,随长度增加先减小后增大,随频率增加先降低后平缓。研究得到的结果可为飞机舵面散射特性分析和RCS减缩设计提供参考。

射流飞控技术正在逐渐展现部分替代飞机舵面的潜力

射流飞控技术通过引入二次射流改变飞机局部或全局绕流,产生飞行控制所需的气动力和气动力矩,实现与机械式活动舵面作用类似的"虚拟舵面"效果。射流飞控技术本质上属于空气动力学中的流动控制范畴,但又有别于传统流动控制技术。传统流动控制通过引入相关控制措施来改变流动状态,以实现飞行气动性能的增强,而射流飞控是以实现飞机飞行姿态控制和机动飞行为目标,相对需要输入的能量大得多,对控制效率、控制精/准度、系统稳定性和可靠性等方面的要求极高。

波音飞机舵面平衡研究

飞机的飞行舵面在进行过修理、喷漆等工作后大多需要进行静平衡校验以保证其静平衡力矩／重心在一定的范围内。从而保证飞行安全。本文通过对波音系列飞机飞行舵面的静平衡校验进行研究，以交流维修经验，并对舵面喷漆量的估算方法提出了自己的见解。

存在匹配/非匹配不确定性的飞机舵面故障L_1容错控制

针对飞机舵面故障时产生的各种内部未建模动态、系统不确定参数、未知输入增益等问题,提出一种同时存在匹配/非匹配不确定性的多输入多输出飞机舵面故障L_1容错控制方法.首先,推导出等效线性参数时变模型;然后,基于投影算子提出L_1自适应容错控制方法,推导Lyapunov方程,并证明稳定性;最后,分析所提方法的瞬态和稳态性能.仿真结果验证了所提出方法良好的容错性、鲁棒性和稳定性,并保证了系统各参数的瞬态和稳态有界性.

飞机主动式余度作动舵面铰链力矩飞行测量方法

现代飞机舵面大多采用主动式余度作动系统。这种系统固有的力纷争现象,导致传统的基于原位载荷校准试验的飞机结构载荷测量方法,不再适用于现代飞机操纵舵面铰链力矩飞行测量。提出了一种基于离位载荷校准试验和原位载荷验证试验的飞机舵面铰链力矩测量方法,建立了相应的载荷测量模型,分析确定了铰链力矩测量精准度的影响因素,给出了可能引起的系统误差的验证和修正方法,形成了主动式余度作动舵面铰链力矩飞行测量流程。通过多型飞机舵面铰链力矩测量试飞,验证了该方法的可行性和有效性;提高了飞机舵面铰链力矩测量的精准度,为飞机舵面设计载荷验证与优化提供了可靠的实测载荷;得到了飞机舵面各作动机构的载荷分配,实现了飞机舵面作动系统力纷争的飞行监测,确保了飞行安全。

基于核自适应滤波的多操纵面飞机多模型舵面故障诊断

针对多模型自适应估计方法中精确的飞机数学模型难以获得和模型存在非线性等问题,引入核自适应滤波器(KAF)替换卡尔曼滤波器,提岀了一种新的多模型自适应估计故障诊断方法。通过核方法将复杂的非线性系统映射到高维特征空间中,在该空间中设计线性自适应滤波器,无需预先知道精确的飞机数学模型,通过控制输入信号和姿态输出信号的训练数据训练核自适应滤波器,进而在线估计飞机的飞行状态,完成飞机舵面的故障检测与隔离。扩展了KAF的使用范围,改进了传统的状态估计故障诊断方法。研究成果可为降低飞机因舵面故障而引起的事故,提高飞机的生存性提供理论和技术支撑,具有一定的军事意义和良好的应用价值。

无舵面飞机变弯度机翼承载/变形一体化设计

为通过机翼弯度变化实现对无舵面飞机的控制、改善其气动性能,需要协调结构变形、力学承载和轻质设计三者之间的关系。针对传统机械驱动机构造价高、重量大和智能材料驱动机构承载能力弱的缺陷,通过承载/变形一体化设计方法,充分考虑机翼气动载荷的特点,协调配置机械驱动机构与智能材料驱动机构,结合拓扑优化设计,提出一种无舵面飞机变弯度机翼承载/变形一体化设计方案。结果表明,无舵面飞机可在不同飞行环境下改变机翼弯度以承受多种载荷条件,对提高飞机的飞行性能、飞行效率和适应飞行环境的能力具有积极意义。

多智能体的飞机机电作动系统协调控制研究

研究多智能体技术在飞机机电作动系统中的应用问题。针对传统飞机机电作动系统协调控制准确性能差、抗干扰能力弱、自动化水平不高等问题,提出了一种基于多智能体的飞机机电作动系统协调控制策略。以单个机电作动器的舵面智能体为基础,构建了分体式机电作动系统多智能体系统结构,以飞机舵面偏转角度为协调变量,设计了分体式舵面同步联动控制策略及舵面协调偏转控制策略,在Matlab/Simulink中搭建了分体式舵面仿真模型及两个舵面间协调控制仿真模型。仿真结果表明,协调控制策略稳定性高,收敛速度快,提高了舵面协调控制的准确性及自动化水平。

基于滑模观测器的无人推力矢量飞机反步容错控制

针对无人推力矢量飞机,设计了基于滑模观测器的反步容错控制。首先提出执行器故障模型,并将本体方程分为快、慢回路,建立包含不确定性、舵面故障和执行器故障的无人推力矢量飞机故障模型,然后设计包含高阶滑模观测器及不连续投影自适应律的级联观测器实现补偿不确定性和舵面故障的状态估计,并通过滑模观测器实现故障辨识和故障参数估计,最后结合状态估计及故障参数实现包容不确定性,舵面故障和执行器故障的全局反步容错控制。大迎角机动仿真表明所提方法能够有效实现无人推力矢量飞机的全局容错控制。