基于鲁棒跟踪控制的飞控系统自适应重构技术研究

应用多模型自适应控制技术可以有效地抑制作动器故障引起的参数大范围跳变。基于多模型自适应控制思想,提出了一种基于鲁棒跟踪控制的飞控系统作动器故障重构设计方法。首先建立作动器故障参数模型;然后根据故障的随机性,设计一系列并行的辨识模型,每个模型对应一种故障,同时对应于每个辨识模型建立一个控制器;最后根据飞行品质的要求,设计鲁棒跟踪控制器,由于控制器采用了积分项,可很好地抑制扰动。用该方法对某型飞机纵向控制系统进行仿真,结果表明在升降舵严重受损的情况下,飞机仍能保持良好的性能。     

时变故障下四旋翼无人机的自适应容错控制

针对四旋翼无人机执行器部分失效以及遭受外界扰动等问题,提出了一种基于系统输出约束的自适应控制策略,该方法可以实现在时变故障下的姿态跟踪控制问题.结合自适应滑模控制理论和Nussbaum增益函数,设计了一种能够补偿故障损失、适应时变扰动的自适应容错控制器.而且,使用该控制器不需要实时进行故障检测和系统模型的重构.通过严格...     

基于容错逆变器的永磁同步电机直接转矩控制

提出一种具有容错能力的最小开关逆变器，对采用该容错逆变器取代常规六开关逆变器的永磁同步电机（PMSM）直接转矩控制（DTC）系统进行了深入研究.当容错逆变器的开关器件发生故障或电机发生故障时，此逆变器可重构为2种四开关逆变器.进一步建立了四开关逆变器的模型，提出了针对故障隔离后四开关逆变器供电的PMSM系统的新型DTC策略.对正常及故障状态下容错逆变器供电的PMSM DTC系统进行了仿真研究和实验验证.结果表明，基于容错逆变器的PMSM系统在故障状态下采用新型逆变器拓扑结构以及新型DTC策略后，可持续稳定运行，并保持了良好的动态性能.     

PMSM的自适应滑模观测器无传感器控制

提出一种具有容错能力的最小开关逆变器，对采用该容错逆变器取代常规六开关逆变器的永磁同步电机（PMSM）直接转矩控制（DTC）系统进行了深入研究.当容错逆变器的开关器件发生故障或电机发生故障时，此逆变器可重构为2种四开关逆变器.进一步建立了四开关逆变器的模型，提出了针对故障隔离后四开关逆变器供电的PMSM系统的新型DTC策略.对正常及故障状态下容错逆变器供电的PMSM DTC系统进行了仿真研究和实验验证.结果表明，基于容错逆变器的PMSM系统在故障状态下采用新型逆变器拓扑结构以及新型DTC策略后，可持续稳定运行，并保持了良好的动态性能.     

高速列车浸入与不变自适应容错控制方法

针对高速列车中牵引系统的故障问题,提出了一种高速列车浸入与不变自适应容错控制方法。首先,通过对高速列车进行动力学分析,建立了高速列车多质点误差非线性动力学模型。在此基础上,通过分析高速列车中牵引系统的故障问题,建立了相应的高速列车非线性故障动力学模型。为了实现高速列车在故障模式与非故障模式下的控制器切换,提出了一种基于状态观测器的故障诊断方法。根据故障诊断模块提供的故障信息,通过选择故障时的调节函数β,对相应的浸入与不变自适应估计率进行重构。理论证明了高速列车容错控制系统的稳定性和收敛域,并通过仿真实例验证了本文方法的有效性。     

线控转向汽车直流电机的故障诊断与容错控制

针对线控转向汽车容错控制研究的需要,建立了线控转向系统的直流电机模型.根据电机模型,用最小二乘法离线辨识相应的参数值,再以自适应渐消卡尔曼滤波技术为基础,在线估计相应参数,通过二者的残差,实现电机的故障诊断与容错控制.并在以上的研究基础上,对提出的故障诊断与容错控制方法进行了实车试验验证,结果表明:该方法可应用于线控转...     

一种二模冗余计算机的设计与实现

提出了一种航空机载容错计算机系统的设计与实现方法。该系统采用二模冗余的热跟随体系结构。重点分析了基于硬件冗余的冗余管理技术。通过冗余主要实现故障检测、故障隔离、通道切换与故障报警等。     

应用Boltzmann机实现离散线性二次型动态优化

为了求解线性二次型的动态优化控制问题,提出了一种基于随机神经网络Boltzmann机求解线性二次型动态优化控制问题的方法,将系统的性能指标转化成Boltzmann机的能量函数,将控制序列与网络的神经元相对应,Boltzmann机的稳态对应的就是最优的控制序列.理论研究表明,对于任意时变多变量的线性二次型,都能找到一个相应的。Boltzmann机,它的能量函数与二次型的性能指标等价.仿真试验表明,应用Boltzmann机可实现任意时变多变量系统的线性二次型动态优化控制.     

高空长航时无人机飞控机容错技术研究

高空长航时无人机对飞行控制计算机提出了高可靠性要求,使用余度容错飞控计算机是提高安全可靠性的重要途径之一。从系统的可靠性指标出发,兼顾系统体积、重量、成本和余度管理方式,提出了一套结合通道自监控和比较监控双因子的飞控计算机方案,该方案规避了n模冗余结构表决器单点故障的缺陷,满足无人机高可靠、低成本、扩展性强等要求;针对高空长航时无人机多等级余度飞控系统,提出一种基于核心参数完整性的通道有效性方法,该方法中主备传感器可靠性模型由整机余度模型优化为分级余度模型。最大限度的提高系统的资源利用率,有效提高飞控计算机的容错能力,同时也提高了传感器子系统的可靠性。运用故障注入技术对飞控系统进行测试,试验结果表明该方法能够有效提高系统故障覆盖率和故障隔离率。     

基于多步时延的可重构机械臂并发故障分散容错控制

基于Lyapunov稳定性理论和可重构机械臂的模块化属性,针对非故障系统设计了分散反演神经网络控制器,并采用自适应神经网络系统补偿子系统关联项对系统控制精度的影响。通过引入一阶滤波器将传感器故障转化成伪执行器故障,从而得到增广故障子系统模型,进而采用多步时延技术补偿并发故障,实现容错。两种不同构形的2-DOF可重构机械臂系统的仿真结果表明了所设计分散容错控制方法的有效性。     

变体飞行器传感器故障在线主动容错控制

为保证变体飞行器在传感器故障情况下的稳定飞行性能和良好跟踪效果,提高故障诊断准确度和容错控制能力,针对变体飞行器传感器故障诊断与容错控制问题,提出一种基于考虑属性可靠度的置信规则库(BRB-r)专家系统在线主动容错控制方法。首先,给出变体飞行器的气动参数模型和纵向非线性动力学模型,综合考虑外界扰动和传感器故障,利用最小二乘拟合方法和雅克比线性化方法,建立变体飞行器的切换线性变参数(LPV)故障模型;然后,基于BRB-r专家系统构建变体飞行器传感器故障诊断与容错控制模型,通过统计方法对传感器监测指标进行可靠性分析,并引入证据推理(ER)解析算法,提高故障诊断精度和容错控制效果;最后,利用基于投影算子的协方差矩阵自适应优化策略(P-CMA-ES)算法优化故障诊断与容错控制模型,降低系统的复杂度,提高了故障诊断效率。仿真结果表明,变体飞行器传感器故障诊断精度能够达到98.75%,当传感器故障程度小于50%时,所提方法能够有效克服传感器故障和外界扰动,保证变体飞行器的稳定飞行,具有较强的容错控制能力和鲁棒性能。     

舵面损伤在线故障模式预测及故障检测

舵面损伤的传统模型匹配检测方法只适用于线性气动模型，并互故障检测和定位能力受操纵和机动状态影响很大。产生这些问题的原因是在故障模式预测和故障检测中忽略了一些实时飞行状态和参数变化。中将传统的离线故障模式预测改为在线计算，在计算中引入实时飞行状态及参数，并且在使用解析余度估算正常飞机运动时，考虑了实时飞行状态、舵面偏转、质量、惯量等参数变化，由实时估算值与实测值比较获得残差。此外，采用了故障模式空间最优方向匹配法进行故障隔离以减小残差决策的计算量。对所建立的新算法可以不使用任何简化、假定。使用某机舵面损伤非线性数据进行了分析和仿真，结果表明该方法可以适用于多种故障气动模型，而互不受机动状态、舵面操纵的影响。     

基于模糊观测器的容错控制及应用

基于 Ｔ Ｓ模糊模型,针对状态可直接测量的模糊系统,通过把其描述为一族局部状态空间模型,提出了一种新的观测器离散设计方法。该方法对每一个局部状态空间模型,分别对失效的传感器进行观测器设计,从而重构出失了效的传感器不能测量到的状态而实现容错控制。本文方法易于设计,便于实时实现,克服了常规设计方法的复杂性,最后把该方法应用到某飞机横侧向飞行容错控制,证明了其有效性。     

基于L2范数最小估计的无人机飞控系统故障检测

为了实现无人机飞行控制系统的快速在线故障检测,提出一种基于L2范数最小估计的无人机非线性飞行控制系统快速故障检测方法。 建立无人机飞行控制系统的非线性故障模型,并将未知输入的L2范数最小估计值作为残差评价函数,对系统故障进行检测。在针对线性离散时变系统故障检测方法研究的基础上,利用Krein空间投影实现残差评价函数的递推计算以减小故障检测计算量。 以无人机升降舵及速率陀螺故障检测为例,对算法进行仿真试验验证。试验结果表明:该方法可以快速有效的实现无人机飞行控制系统故障检测,为无人机的安全飞行提供可靠的保障。     

基于非线性自适应观测器的飞机操纵面故障诊断

研究以非线性方程描述的飞机在操纵面发生损伤、卡死等故障时的自适应观测器诊断方法.通过引入有效性因子表征操纵导数变化的程度,将飞机操纵面故障诊断转化为具有未知参数的Lipschitz非线性系统的状态观测器设计问题.采用Lypunov方法,给出了观测器的结构形式和参数估计的自适应律,并在分析观测器渐近收敛的充分条件的基础上,给出了相关参数.数字仿真表明建议的自适应观测器能够快速且较准确地估计出有效因子的变化,验证了该方法的可行性.     

非线性电阻网络的多故障诊断

在有些讨论非线性电阻电路故障诊断的论文中,常常应用小信号线性化模型来替代非线性器件.这种替代易受工作点漂移的影响.应用非线性器件的等效线性比模型讨论了非线性电阻网络的多故障诊断,可计及工作点漂移的影响,并导出模拟网络多故障诊断方程,达到故障定位和定值.     

造纸机网前箱系统鲁棒故障诊断及容错控制

在造纸机网前箱控制系统中,传感器失效时,控制系统的性能严重恶化,而常规故障诊断方法又要求准确数学模型,针对这一问题本文提出了将自适应技术引入常规故障诊断方案。形成鲁棒诊断策略,实现了存在被控对象建模误差及参数慢时变情况下,造纸机网前箱控制系统的可靠故障诊断及状态估计。仿真实验证实了所给方法的有效性。     

基于稳定性的状态反馈控制系统容错控制策略

针对状态反馈控制系统传感器失效故障模型,提出了基于系统稳定性设计的控制器重构新方法。它是在容错控制器的设计过程中,在故障系统的各内环稳定性分析的基础上,对失稳的内环进行稳定性补偿所得到的线性状态反馈容错应制策略。     

基于增广P型学习观测器的航天器故障重构和自适应容错控制

针对航天器姿态控制系统常见的传感器故障问题,基于增广P型学习观测器技术研究了故障重构问题,并对故障系统进行了容错控制器的设计.首先,考虑同时存在传感器故障和未知干扰输入的航天器姿控系统状态空间模型,将故障等效考虑成与前一时刻故障估计值和当前时刻输出误差有关的两项,借助Lyapunov定理设计观测器,并采用LMI方法给出...     

飞机热交换器故障诊断研究

针对飞机环境控制系统中的关键部件——热交换器作为研究的对象,对环境控制系统的热交换器模型和不确定性进行了分析,建立了含有待定参数和不确定性的数学模型。对模型中的待定参数采用最小二乘法进行了估计;在此基础上,对不确定模型采用鲁棒估计的方法进行系统的故障诊断,结果表明该方法是可行的。