民机电传飞控系统故障检测与容错技术

现代民机广泛采用数字式电传飞控系统,它有利于飞机减重、飞行品质改善、飞机维护性改善等。民机电传飞控系统需满足严格的安全性与可用性要求,保证飞机取证与运营可靠性。故障检测与容错技术是实现高度安全可靠电传飞控系统的关键。该文阐述了已应用于现代民机的故障检测与容错技术,重点介绍了波音、空客公司故障检测与容错技术应用于民机设计的成功案例,对未来民机容错技术发展进行了探讨与展望。     

自修复飞控系统的故障主动检测设计

当今自修复飞控系统多采用基于模型的解析余度法来检测传感器、作动器和操纵舵面故障。本文介绍了自修复飞控系统组成,自修复故障的基本方法;提出了通过模型参数的自适应调节,假设检验参数实时调整以及采用“零输出”响应的舵面故障检验激励的综合设计方案,以实现充分利用自修复系统功能的“主动检测”。     

组合导航系统故障检测方法研究

针对组合导航系统的故障检测问题,提出了一种基于自适应加权和卡尔曼滤波相结合的自适应滤波新方法。它不仅可以检测出系统故障,而且可以对故障大小进行跟踪估计,同时可以对故障进行具体定位。仿真表明,该方法能够快速有效地对组合导航系统的故障进行检测和隔离,计算速度快,实时性好,可以很好地保证组合导航系统的安全可靠性。     

基于智能信息融合的飞控系统故障检测隔离方法研究

利用小波时频信号分析技术来分离非平稳噪声,提高了残差中故障信息的信噪比.提出了智能信息融合故障检测新方法,应用模糊逻辑自适应调节无故障的模型参数,抑制残差中非平稳信号的增长;采用人工神经网络故障分类器来消除非线性故障信号偏差对残差判决的影响,扩大了故障检测与隔离算法的适用范围.仿真结果表明,该算法技术性能优越,改进效果明显.     

运动干涉检测的模糊逻辑控制

在采用最大相对速度－距离法的基础上,引入模糊逻辑控制时间裕度,使任意两次检测间的时间间隔适当增大。该方法不仅减少了检测次数,更主要的是利用模糊逻辑的鲁棒性,减少了误差对检测结果的影响,从而使它无论在效率还是在可靠性方面都有了提高。以运动平面多边形为例,通过不采用、采用、部分采用模糊逻辑控制３种方法加以比较,表明了该方法的可靠性和有效性。     

飞行传感器的故障检测与识别

 飞行传感器是飞行控制和导航系统中的薄弱环节,它们的故障率一般是比较高的。为了提高系统的可靠性,对传感器的故障应能实时地检测和识别,并重构传感器所测量的信号(修正)。为此,在系统中常采用传感器的硬件余度和解析余度。本文介绍了飞行传感器硬件余度和解析余度的原理以及几种实用的余度方案,对解析余度中的统计决策原理和故障检测的鲁棒性问题也作了简单介绍。     

无人驾驶直升机发动机模糊自适应PID控制

针对某型无人驾驶直升机发动机控制的特点,提出恒量供油、恒速控制和总距前馈补偿控制的复合控制策略,在飞行控制计算机内建立发动机模糊自适应PID控制器,利用模糊规则和推理来在线调整PID参数,使发动机安全平滑启动,并在各种功率状态下保持输出轴转速恒定。经含实物仿真试验、地面试车、系留试验以及无人机整机试飞测试,所设计的发动机控制方案动态响应速度快,对总距变化等干扰的抑制作用强,能保证主旋翼在各种飞行状态下获得最佳的气动效率,改进无人直升机的飞行性能。      

液体火箭发动机地面试车故障检测的自适应阈值算法

提出一种自适应阈值故障检测算法,其检测阈值由实时估计的参数均值、标准差及由训练算法得到的带宽系数计算。用某发动机22次点火试验的试车数据进行离线故障检测,结果表明其综合性能优于红线系统和SAFD算法。     

飞控系统执行器模糊故障的鲁棒容错控制

以某型飞机为研究对象,对同时含有参数不确定性和执行器带有模糊故障的飞控系统,利用Ｒｉｃｃａｔｉ方程,融完整性,鲁棒性于一体,给出了状态反馈容错控制器的设计方法。并把此方法应用一某飞机纵向飞行容错控制中,仿真结果证了方法的有效性,为飞控系统的容错控制提供了一种有效的方法。     

基于多模型的飞控系统自适应重构技术研究

针对飞控系统执行器故障引起参数大范围跳变的问题,提出了一种基于多模型的自适应重构控制方法。建立了执行器故障参数模型,根据故障的特征模型设计一系列并行的辨识模型,采用固定模型与自适应模型相结合的方式,依据转换标准选择与当前飞机状态最匹配的辨识模型所对应的控制器。通过对某型飞机侧向控制系统进行仿真,表明在执行器严重受损的情况下,飞机仍能保持良好的性能。     

机载显示器亮度自适应调节算法研究

合适的亮度能够帮助驾驶员更加准确有效地获取机载显示器上的信息。为了使显示器亮度能够适应各种环境光照度,提出了基于韦伯-费希纳定律的步进式亮度调节算法,将显示器亮度与环境光照度的对数成正比,同时根据人眼能识别的最小相对亮度变化量将显示器亮度进行分级,以人眼明暗适应的不同要求调整步进大小,使显示器亮度能够在环境光照度变化时自动而柔和的调节。为了满足不同驾驶员的个性化要求,还考虑了手动调节介入的影响,使自动亮度调节曲线能够实时更新,达到自适应的调节效果。     

带有执行器约束条件的模糊自适应反步控制

针对高超声速飞行器在飞行控制过程中存在外界干扰以及考虑执行器的动态特性等问题,结合飞行器纵向模型的特点,考虑舵的动态特性,分别设计了基于动态逆的速度控制器和基于指令滤波器采用Backstepping控制方法的高度控制器。模糊自适应系统用来在线辨识飞行器模型由于气动参数的变化而引起的不确定性。运用Lyapunov理论分析闭环系统的稳定性,证明了包含跟踪误差在内的所有信号满足半全局一致稳定。最后通过仿真对控制器的控制效果进行验证,得到了较为满意的控制效果。     

基于自适应模糊逻辑的活塞发动机TCU故障检测算法研究

故障分析与诊断是活塞发动机地面试车检测系统的关键功能之一,对于确保试飞安全具有重大意义。通过分析模糊逻辑系统的数学原理,研究了基于模糊逻辑的故障诊断模块分析算法,并利用MALLAB软件实现了模块基本功能,为利用模糊逻辑算法的非线性逼近能力,分析并监测发动机TCU运行状态奠定了基础。     

电力机车PMSM自适应模糊滑模控制

为研究牵引工况下电力机车永磁同步电机(PMSM)的转速控制精度,考虑轮轨接触不平顺及车体静载荷在轮对径向产生的未知时变负载转矩,建立了机车PMSM在dq坐标系下的数学模型。针对该耦合非线性系统中存在的负载转矩,设计非线性转矩观测器对其实际值进行估计,对观测误差采用自适应模糊逻辑系统进行逼近;为考察d轴电压过零跳变对转速控制及转矩观测性能的影响,在d轴电压控制器设计中引入Nussbaum函数,并依据Lyapunov稳定性理论,构造了基于转矩观测器的自适应模糊滑模控制器。理论分析及仿真结果表明,当转矩时变或d轴电压过零时,机车PMSM闭环转速控制系统跟踪误差一致有界,转矩观测误差收敛于0。     

船舶电力推进永磁容错电机模糊自适应PI控制

永磁容错电机(FTPMM)综合了永磁同步电机和开关磁阻电机的优点,可作为电推船的推进电机。在研究船用FTPMM结构及数学模型的基础上,对电机采用模糊自适应PI控制。误差大时,增加误差控制作用的权重,提高系统响应速度;误差小时,增加误差变化量控制作用的权重,使系统尽快进入稳态。通过仿真对比分析了模糊自适应PI控制策略相较于普通PI控制的优越性,并验证了其在船舶电力推进系统中应用的可行性。     

反舰导弹自适应模糊滑模控制系统设计

针对反舰导弹的纵向过载控制系统设计问题,提出了一种自适应模糊滑模控制设计方法。将反演设计、模糊逻辑系统、自适应控制和滑模控制等方法结合,利用模糊逻辑系统估计被控系统的虚拟控制量;应用自适应设计方法逼近系统不确定项的未知上界;运用反演设计方法得到系统的虚拟控制量和实际控制量。基于Lyapunov稳定性理论,证明此闭环系统的所有误差信号均有界且指数收敛至原点的有界邻域内,仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于区域能量的自适应多尺度边缘检测

提出了基于区域能量的自适应多尺度边缘检测方法,研究了局部区域内不同边缘方向两侧能量的分布情况;在此基础上提出了一种基于区域能量阈值差与区域面积比值的自适应多尺度方法,最后给出了仿真实验以及与传统方法的对比。结果表明,新方法能进行有效边缘检测并能更好地去除噪声。     

一种基于模糊补偿的自适应控制在液压转台中的应用

 针对仿真转台电液伺服系统的非线性特点,提出了一种基于模糊补偿的自适应控制方法。该方法把实际系统看成是由线性和非线性两部分所组成,对线性部分采用基于精确数学模型的控制方法,而对非线性部分主要采用以模糊自适应补偿为主的控制方式。为了提高模糊自适机构的补偿效果,采用了规则可调整的模糊控制器,仿真结果表明,该方法具有较高的控制精度和鲁棒性能。     

一种基于背景自适应的运动目标检测与跟踪算法

背景图像差分法是运动目标实时检测中常用的方法,但缺乏背景图像随监视场景光照变化而及时更新的合理方法,限制了该方法的适应性。对此,文章首先提出了一种自适应背景更新方法;然后利用最大类间方差法实现运动目标的自适应阈值分割,并利用基于形态学方法的连通区检测算法检测运动目标;最后以Kalman滤波为运动模型实现对运动目标的连续跟踪。实验结果表明:所提方法可随着光照条件的变化,实时、准确地检测出运动目标并实现稳定跟踪。