四余度数字电传控制系统输入信息余度管理策略及其应用

电传控制系统使飞机的稳定性和机动性达到了理想融合。余度技术是提高电传控制系统安全性与任务可靠性的一种重要手段。系统输入信息的余度管理策略是余度设计的一个关键技术。结合某型四余度数字电传控制系统,详细描述了其输入信息余度管理策略与实现。工程实践表明,该策略可最大限度地提高系统的资源利用率,并对余度系统能进行准确的故障诊断、故障重构、故障隔离及故障申报。系统闭环故障仿真试验研究表明,系统二次故障具有无痕切换能力,验证了系统设计的合理性和高可靠性。     

基于SOPC的微小型无人机容错飞行控制平台设计

针对微小型无人机的高可靠性和微型化要求,将可编程片上系统(SOPC)技术和容错技术相结合,设计出一套双余度容错飞行控制平台;从容错方案的选取到硬件和软件的实现给出了具体实施方案,并对同步技术、故障诊断与定位、动态重构与隔离等关键技术进行了研究;经过仿真验证和试验表明,该方案设计合理,系统平台不仅可以实现无人机飞行控制的基本功能,而且具有很高的集成度和灵活性,并且满足一次故障安全。     

机载位移传感器故障检测与信号重构

为了避免机载系统故障诊断与重构中单纯增加余度数目所带来的问题,针对电传飞控系统中应用较多的位移传感器,提出了一种基于特征的检测电路、检测方法以及信号重构方案;方案基于位移传感器工作时两次级线圈回路电压和值恒定的特征,实现了对初级、次级回路的一次断线检测,在检测到次级线圈一次断线时,又利用正常工作特征并根据另一次级线圈所获得的信息对断线信号进行重构;分析和测试表明,所提出的位移传感器故障检测以及重构算法仅需增加极少的硬件电路,且检测及重构方法实时性高,在不增加传感器余度数目的条件下,能大大提高系统的可靠性.     

小型无人机舵面故障的控制重构设计

小型无人机一般采用单余度设计,舵面故障后重构控制只能根据系统解析冗余进行设计,传统辨识方法复杂而且往往不能满足无人机重构控制的实时性。对由于舵面故障多样性引起的无人机参数大范围跳变进行分析,采用基于线性模型的方法离线重构控制器参数,实际飞行中在线自适应选择控制律,并针对存在大扰动的重构过程设计了动态补偿方案,保证无人机在故障发生后重构完成前的过渡过程的安全性。仿真实验表明,该方法能满足无人机舵面故障时控制律重构的实时性要求,保证过渡过程平稳,而且基于线性模型的控制器设计方法简便,工程实用性强。     

双余度传感器的故障检测与识别

传感器是任何测控系统中不可缺少的部件,也是最容易出故障的环节,传感器故障检测、 识别和信号重构一直得到极大的重视.本文研究了仅利用双余度传感器的输出信号进行故障 检测与识别问题,提出了一个双余度传感器故障信号识别器(FSD),建立了故障信号识别的基 本原理,导出了相应的传感器故障检测与识别的递推算法,并给出了仿真结果.     

一种四余度电液伺服阀的伺服舵机系统的Simulink仿真

通过分析舵机伺服系统的工作原理,建立了四余度伺服舵机系统工作的数学模型,分析了余度舵机的故障隔离方法和余度系统工作原理;运用Simulink对舵机在1个和3个电液伺服阀发生故障以及同一系统中的2个电液伺服阀同时发生故障的情况进行仿真;仿真结果表明,与单通道舵机相比,余度舵机可以有效地隔离故障元件,实现控制目的,具有更好的稳定性和可靠性。     

冗余式高压直流无刷电机控制系统设计

在冗余式高压直流无刷电机基本结构的基础上,研究了冗余式高压直流无刷电机的控制策略,设计了一套基于DSP的冗余式高压直流无刷电机控制系统;该系统主要分为控制电路、隔离电路、驱动电路、主功率电路、故障检测与保护电路和系统供电电源模块等;系统采用专用电机控制集成芯片TMS320F2812为控制核心,实现了总线控制、电机余度工作模式的切换、正/反转运行、故障检测与保护等功能;系统采用转速闭环控制策略,实验结果表明系统动态响应快,稳速精度高,并在两个余度同时工作时实现了电流的均衡.     

无人机双余度电动舵机角度传感器故障检测方法

双余度舵控系统的基本思想是通过不同余度之间的切换来保证舵控系统的可靠性。针对无人机双余度电动舵机角度传感器故障检测技术提出了基于辨识参考模型的方法。首先介绍了电动舵机的双余度方案,然后通过机理分析和理论推导相结合的方式建立了舵系统的输入输出模型,利用系统辨识的方法确定了模型的参数。最终利用辨识的参考模型对双余度角度传感器进行故障检测,并通过实验,验证了方法的有效性。     

航空发动机数控系统余度管理方法研究

传感器作为测量元件在航空发动机控制系统中具有举足轻重的作用,传感器信号的准确性直接影响到航空发动机控制系统的安全稳定工作。因此,应建立航空发动机控制系统传感器故障检测、隔离和重构系统,从而提高发动机控制系统的可靠性。对航空发动机控制系统的传感器解析余度算法进行了深入研究,提出了平均值表决算法、权重法表决算法、大值表决算法和小值表决算法共4类解析余度算法。其中,平均值表决算法和权重法表决算法最接近真实值,大值表决算法可确保安全,小值表决算法因无法确保安全故应用较少。根据项目实际需要,将这4类算法应用于数控系统余度管理方面,结果表明这4类算法均有效,并在各自领域发挥了重要作用。在MATLAB下的Simulink建立了相关装置的数学模型并进行了数字仿真,所设计的余度管理算法已经应用于实际项目中,对保证发动机的安全性和可靠性具有重要意义。     

嵌入式大气数据系统压力测量容错研究

为解决压力测量错误导致嵌入式大气数据系统失效,以及稀薄压力测量偏差导致该系统适用高度向临近空间扩展受限,研究便于工程实施的压力测量故障检测和容错方法。通过挖掘典型嵌入式大气数据系统所在的机头表面压力分布规律,提炼其几何特征,开发出基于多项式抛物面的多重故障检测、隔离和重构方法。经仿真验证,可实现对单个或者2个异侧故障点的隔离和压力重构,并在一定程度上扩展系统工作覆盖范围,该方法稳定可行,可满足工程应用要求。     

基于SVR 的惯性/卫星组合导航系统故障诊断方法

在惯性/卫星组合导航系统中, 针对传统X² 检验法检测出故障但无法准确识别故障子系统的不足, 提出一种基于支持向量回归的故障诊断方法. 采用残差X² 检验法实时对组合导航系统进行故障检测, 并构建基于支持向量机的回归预测模型, 实现对惯性导航系统状态的预测; 根据系统模型输出和预测模型输出之差辅助进行惯性导航系统的故障判别, 诊断出系统故障源. 仿真结果表明, 所提出的方法能够快速准确地识别故障子系统, 并进行有效的系统隔离和重构, 从而使组合导航系统的性能得到保障.

     

基于主成分分析和奇偶向量的动态检测方法

导航系统中冗余IMU传统故障检测方法由于数学模型过于复杂,计算量大,存在较大延时,难以实现实时故障检测,而主成分分析法仅仅应用于静态情况下的故障检测与隔离,针对主成分分析法无法在动态情况下对冗余IMU进行故障检测的缺点,提出了一种基于奇偶空间法改进主成分分析的故障检测算法,该方法利用奇偶向量隔离车辆的动态变量,以消除动态变量对故障检测的影响,再用PCA方法检测数据以实现对车辆传感器信息的实时检测,通过将原始数据集转置到特征平面来形成图案,实现了IMU传感器正常与故障模式的准确分离,提高了冗余IMU故障检测的结果精确性和可靠性。实验结果表明,该方法能够较好检测动态状态下冗余IMU的故障,提高了主成分分析的故障检测性能,可有效消除导航系统运动的负面影响。     

Optimal design of robust analytical redundancy for a redundant strapdown inertial navigation system

In this paper, a new method of calculating the parity vector is proposed. A performance criterion for robust fault detection is given. By using the theory of generalized eigenstructure, the criterion can be solved to obtain the parity. The new method was used for the failure detection and isolation of a redundant strapdown inertial navigation system. By comparison with the classical Potter method, the new parity is more sensitive to failures, giving rise to the conclusion that the optimal design of robust analytical redundancy is efficient and practical.     

Isolation and handling of actuator faults in nonlinear systems

This work considers the problem of control actuator fault detection and isolation and fault-tolerant control for a multi-input multi-output nonlinear system subject to constraints on the manipulated inputs and proposes a fault detection and isolation filter and controller reconfiguration design. The implementation of the fault detection and isolation filters and reconfiguration strategy are demonstrated via a chemical process example.     

基于鲁棒自适应观测器的飞控系统传感器故障隔离与重构

考虑到飞行控制系统闭环反馈及实时的特性,设计了多个鲁棒自适应观测器用于传感器的故障隔离与重构.这样有效的抑制了噪声和模型不确定性,以及闭环传感器输出之间的相互影响.同时对残差进行时序概率比检验,避免了故障误报和漏报.应用某型战斗机地形跟随控制系统进行仿真验证,在保证闭环反馈系统稳定的前提下,实现了传感器的在线故障隔离与重构,达到了预期的效果.     

基于子集p值检验的惯性/ 卫星紧组合多星故障识别方法

传统的 RAIM 算法对多颗卫星同时发生故障的识别能力较差,鉴于此,提出一种基于子集 值检验的多卫星故障检测与识别方法.该方法在惯导信息辅助的基础上,采用 值检验对观测量子集进行显著性水平分析,通过决策得到各卫星观测量质量值,并进行故障识别和系统重构.仿真结果表明,该方法在可见星数?5时即可进行故障识别,且对于多颗卫星同时发生故障的情况具有较好的识别效果,提高了紧组合导航系统容错性和精度.     

GPS盲区三维定位技术的研究

研究基于MEMS的加速度传感器的原理,对组合导航系统的工作原理和关键技术进行分析。采用惯性导航算法获得三维移动的位移,并且结合GPS系统定位,研制出GPS盲区内移动目标的三维定位终端;实现了GPS盲区的较高精度和可靠性的三维移动物体定位,有较好的容错性和环境适应性,具有实际使用价值。     

飞机舵面结构故障检测与重构的模糊观测器方法

本文提出了一种基于模糊观测器的飞机舵面故障检测与重构控制策略 .该方法在模糊输出观测器的基础上 ,构造了反映飞机舵面结构故障的残差信息 ,以进行快速的故障检测和重构控制 .针对某型飞机舵面结构故障的仿真验证了本文方法的有效性     

一种基于LS-SVM 的联邦滤波故障检测方法

针对Х^2检验法在组合导航系统联邦滤波故障检测中的不足,提出一种基于最小二乘支持向量机（LS—SVM）的故障检测方法,即在LS-SVM对子滤波器新息进行预测的基础上构造故障检测量．以捷联惯导,卫星,天文组合导航系统为应用平台,采用无重置的联邦滤波对子系统突变和渐变两种故障的检测进行了仿真分析．仿真结果表明,所提出的LS-SVM检测法比残差Х^2检验法具有更好的故障检测能力,由此验证了方法的有效性．     

基于模糊AKF地磁辅助导航的采煤机定位方法

针对惯导在采煤机定位时产生累积误差以及实时定位精度低等问题,提出了基于模糊自适应卡尔曼滤波(AKF)惯性地磁辅助惯性导航的采煤机动态定位方法.通过迭代最近等值点(ICCP)算法将惯导与地磁辅助技术组合,并引入模糊自适应的卡尔曼滤波方法,实现了在线自适应调整测量噪声方差阵.通过对采煤机进行定位仿真分析,结果表明:可克服惯导定位误差随时间累积的缺点,实现了采煤机实时高精度定位.