单机十表冗余惯组故障后重构最优估计研究

对于单机十表冗余惯组故障后的重构估计,提出一种结合可靠性和精度的重构策略,基于该策略,提出一种在线重构估计方法,对在故障诊断中常用的校验方程残差进行分析;通过时间序列分析的方法确定噪声结构,用卡尔曼滤波对其进行在线估计,估计结果作为重构模型估计精度指标的评价;采用滤波补偿的方法对故障表进行分析计算,该方法绕过了对各轴传感器噪声的估计,直接对投影定理推导的重构模型误差进行分析。仿真结果表明,该算法对传感器精度未知的情况有较强适应性,并有较高精度。     

基于模糊多模型结构的飞行控制系统执行器故障诊断

为了解决一类飞行控制系统执行器故障诊断问题,本文将Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型与多模型技术相结合,提出了一种模糊多模型方法。该方法的特点是:利用T-S模糊模型对非线性系统进行描述、建模;根据特定的故障,利用多模型技术建立了局部自适应未知输入观测器。通过所提出的诊断方法,当飞行控制系统的执行器发生故障时,故障参数能被在线逼近,使所设计的模糊自适应未知输入观测器模型与系统故障状态匹配,从而达到故障检测的目的。利用某飞机模型进行的仿真,表明了本文方法的有效性。     

基于Lyapunov函数的非线性系统自适应容错控制研究

在系统的非线性函数、外界扰动、建模不确定性以及外界未知故障输入上界均未知的情况下,构造了新颖的Lyapunov函数,基于鲁棒白适应观测器设计了新的自适应容错控制器,所设计的自适应控制器可使闭环系统渐近稳定。仿真算例表明了该方法的有效性和优越性。     

一类非线性系统的扰动估计

针对一类非线性系统的未知扰动,研究了基于观测器的扰动估计问题.在未知扰动的输入矩阵列满秩且对合的情况下,证明了估计的准确性.对两轴机械臂模型进行了仿真,验证了该方法的有效性.     

含有扰动的无线传感器网络故障检测

针对使用定性或定量方法对含有扰动的无线传感器网络(WSN)进行故障检测时无法区分数据波动是由故障还是扰动引起的问题,提出了含有扰动的无线传感器故障检测方法:置信规则库(BRB-r)。该方法既包含定性又包含定量知识,融合了属性可靠性以及属性权重,在噪声干扰下能够有效判断数据波动是由噪声还是故障导致的,可以更加完美地解决外界不可靠因素对我们进行故障检测等研究的影响。仿真实验结果表明,BRB-r模型能够在WSN处于扰动状态下对WSN是否出现故障进行判断,相较于BRB模型检测准确率更高,稳定性实用性更强。     

自抗扰控制在坦克机动目标状态估计中的应用

在以坦克火控系统为代表的一类状态不确定系统应用中,作为系统输入的目标运动特性是未知的,并且对目标的观测存在较大噪声。如何基于控制过程辨识出输入信号特性,是状态估计理论在实际应用中的一种特殊情况。利用自抗扰控制( ADRC)能够实时估计和补偿系统扰动的能力,将目标运动视为外界扰动,从而辨识出目标运动速度,并将ADRC的滤波特性用于目标运动的状态估计。实验表明,与传感器测量、Kalman滤波方法相比,无需额外的速度传感器件,运动状态估计更为精确、快速。     

简单自适应鲁棒飞行重构控制律研究

提出一种基于简单自适应控制的重构控制律设计方法,用于提高飞行重构控制系统的鲁棒性和抗干扰性。针对故障飞行控制系统,设计了一种包含一个基本控制器和一个简单自适应控制器的重构控制器。在基本控制器中,应用具有预定稳定度的线性二次型指标最优控制,以改善系统的稳定性;在简单自适应控制器中,引入并联前馈补偿器,保证故障飞行控制系统满足正实性要求,并将其转化为同时镇定问题,利用YALMIP工具箱进行了求解。以某型飞机侧向飞行控制系统为例,针对系统参数变化和承受有界干扰情况,对所提出的方法进行了仿真分析,结果表明该重构飞行控制系统在跟踪参考输入信号时具有较好的鲁棒性和较强的适应能力。     

基于L1 自适应控制的飞机操纵面故障重构

针对飞机操纵面故障及传统的模型参考自适应方法动态性能欠佳的问题,提出了一种基于L1自适应控制理论的飞翼无人机横侧向滚转角重构控制方法;该方法将操纵面故障引起的模型参数的变化视为模型不确定性,将三轴间的交联耦合处理为外部干扰;通过选择合适的自适应律和低通滤波器,使L1自适应重构控制器同时满足快速自适应性和鲁棒性;针对操纵面发生漂浮、完全损失及卡死等故障进行了仿真.仿真结果表明:控制器可使跟踪误差快速收敛且动态性能良好,所提出的重构方法可用于操纵面故障的重构控制.     

基于平衡流形展开模型的涡扇发动机传感器容错控制

基于某型涡扇发动机平衡流形展开模型设计了一种传感器容错控制方案。首先,利用非线性系统平衡流形建模理论建立某型涡扇发动机性能仿真模型。然后,利用该模型在线估计传感器输出,并根据解析冗余方法,重构故障传感器的输出。最后,针对传感器常见典型故障进行了故障容错控制过程仿真。仿真结果表明,所研究的方法能及时、有效的检测到故障传感器,并实现容错控制,表明该方案的可行性。     

基于观测器的飞行器鲁棒故障诊断与容错控制方法

针对传统自适应故障估计观测器难于处理存在未知扰动的不确定性系统和无法准确和快速估计时变故障等问题,提出了一种新型的基于自适应故障估计观测器的容错控制系统设计方法。该方法构造增广误差系统,利用线性矩阵不等式（LMI）表述的多目标约束算法,有效抑制了干扰对系统设计的影响,并基于系统状态和故障的实时估计信息,设计了状态反馈容错控制器,使得系统在出现故障时仍可确保稳定性。最后通过仿真实验验证了该算法对时变故障估计的准确性、快速性及故障模式下系统的稳定性。     

基于模糊PID控制的可变配气相位控制系统仿真研究

将模糊PID系统(Fuzzy-PID)用于现在主流使用的液压控制连续可变配气相位正时系统(VCT)．对连续可变凸轮相位器系统进行了分析,建立了系统的数学模型。针对液压油驱动VCT系统液力、机械结构具有非线性特征及系统时变性等特点提出了模糊PID控制策略。在对PID控制的响应特性进行分析的基础上,应用模糊控制技术,提出并设计了模糊PID控制器,并利用MATLAB软件进行了仿真研究。仿真研究结果表明,模糊PID控制相对于PID控制来说有较好的执行性能,提出的控制算法具有结构简单、实时性好、响应快等优点,较好地满足了VCT控制要求。     

基于模型的航天器在轨传感器故障诊断方法

故障诊断技术对于确保航天器的可靠性和安全性至关重要.而对于航天器自主和实时的在轨故障诊断更是十分必要.为了要满足航天器在轨故障诊断系统高可靠性的要求,在轨诊断系统必须建立传感器故障诊断机制.本文研究了在轨故障诊断的技术特点,分析了现有的传感器故障诊断方法,提出一种基于分析冗余信息的适于航天器在轨传感器故障诊断的方法.这是一种基于物理模型的方法.利用该方法开发的诊断原型系统针对某试验台的诊断,验证了该方法的正确性和有效性.该方法可用于工程实际.     

弹道导弹IMU斜装余度配置设计的系统性能分析

余度技术是提高导航系统性能的一种重要手段,本文对捷联惯性传感器多余度配置技术进行了研究。针对弹道导弹的特点,设计了适用于背景弹道使用的IMU:由3陀螺正交配置的4加速度计斜装配置构成。分析了影响惯性传感器输出的主要因素,建立了惯性传感器的误差模型,研究了斜装对传感器测量的多重影响,尤其是它对非线性误差的较大改善。在此基础上,设计了具有余度配置结构的惯性测量装置(IMU)．针对该IMU,建立了余度配置系统的标定模型。仿真结果表明,采用该IMU的弹道导弹导航性能显著提高,在现有器件精度下有效提高了系统的精度和可靠性。     

非线性系统测量数据丢失时的一种粒子滤波器算法

针对在工程实践中发生的测量数据随机丢失情况,提出了一种应用于非线性系统的滤波方法,该方法将基于序贯重要性采样的粒子滤波器应用于非线性、非高斯系统状态的在线状态估计。首先将测量数据丢失描述成满足一定条件概率分布的二元开关序列;然后基于似然函数设计方法,设计出测量数据丢失时的粒子滤波器算法;最后用本文方法对倒立摆系统状态估计进行了仿真。仿真实验表明,测量数据丢失时的粒子滤波器算法是有效的。     

小波故障检测在脉冲星组合导航中的应用

为提高基于X射线脉冲星的组合导航系统容错能力,利用小波分析方法进行故障检测,以保证组合导航系统的精度和可靠性。笔者采用X射线脉冲星导航、天文导航和紫外敏感器导航构建组合导航系统,运用小波分析技术对传感器输出信号进行故障诊断,并进行故障隔离和系统重构,最后采用联邦式滤波器进行信息融合,并以火星探测任务为例进行了数学仿真。实验结果表明：该方法能够有效检测相关传感器故障,解决了X射线脉冲星组合导航系统因故障导致的导航结果变差问题,且具有较高的导航精度,提高了脉冲星组合导航系统的容错性能和工程实用价值。     

舰艇姿态对作战系统动态对准精度的影响分析

为提高舰艇作战系统动态对准精度,笔者以舰载三坐标雷达为例,研究了舰艇姿态对作战系统动态对准精度的影响。建立了作战系统对准的坐标系,推导了其中主要的坐标转换,计算了舰艇姿态引起的传感器测量误差,分析了舰艇摇摆对动态对准精度的影响,并进行仿真实验。仿真结果表明：舰艇艏摇角造成了传感器测量的方位角误差,舰艇的纵摇角、横摇角造成了传感器测量的方位角和俯仰角误差,但舰艇姿态对传感器的距离测量影响较小。需要在后续的动态对准数据处理过程中对误差进行修正,从而满足舰艇作战系统动态对准的要求。     

基于诊断矩阵的旋翼状态监测方法

提出了一种基于诊断矩阵的故障检测和隔离方法,开发了旋翼健康监测软件的系统框架。通过故障模型和旋翼系统定量模型的仿真,建立了旋翼的诊断矩阵,利用诊断矩阵中征兆与故障间的依赖关系,提出了一种利用虚拟征兆传感器识别系统冲突集的方法,研究了通过布尔方程求解系统诊断集的算法。该方法具有多故障实时诊断能力,适用于复杂系统的综合健康监测。     

半捷联导引头稳定平台的双环滑模变结构控制

为了使半捷联导引头系统在多种扰动和不确定性因素的环境下仍然具有很强的鲁棒性,建立了导引头半捷联稳定平台数学模型,通过分析干扰力矩和弹体扰动及本身结构参数的变化对半捷联稳定平台的影响,提出了双环滑模变结构控制器设计方案。理论推导和仿真结果表明:双环变结构控制对弹体扰动和干扰力矩具有很强的鲁棒性,对系统结构参数具有较好的自适应性,在有精确角位置传感器硬件保障和优良的微分算法条件下可望在半捷联导引头稳定平台伺服回路中获得应用。     

突变理论在作战体系结构稳定性分析中的应用

提出作战体系结构主导度、协同度、破击度的概念及量化方法。将作战体系结构所处的状态分为稳定状态、混乱状态、崩溃状态,并以作战体系结构所处的状态为状态变量,崩溃状态对应于状态变量的最小值,混乱状态对应于状态变量的中间值,稳定状态对应于状态变量的最大值。以主导度、协同度、破击度为控制变量,建立燕尾突变分析模型,并进行实例分析。该方法为定量研究非对称作战的有效性问题提供了一种新思路。     

飞行模拟器视景系统中视觉传感器仿真模型

根据飞行模拟器视景系统的特点,构建飞行模拟器视景系统的视觉传感器仿真模型。通过构建传感器覆盖区来构建飞行模拟器视景系统的仿真模型,重点介绍了传感器覆盖区地面位置以及传感器性能指标的确定,并测量了覆盖区中与视觉传感器仿真有关的一些变量。结果表明,该模型有利于飞行模拟器的轨迹,为类似轨迹类型设计提供了参考。