飞机滚转运动的控制余度与重构效能

论证了独立操纵的左右平尾使飞机滚动运动具有较大的控制余度,它增加了飞机正常飞行时的滚转力矩,在飞行中副翼出故障时可进行补偿重构,从而提高了滚动通道的余度等级和飞行的安全性,为减少滚转通道的余度配置提供了依据,通过针对操纵面失效和卡死两类故障的重构设计和仿真也证实了上述结论,同时,初步比较说明了自修复飞控系统在上述故障下的任务可靠性和基本可靠性均高于传统控制系统。     

基于自适应神经网络的飞行控制律设计方案

介绍了一种自适应神经网络控制方法，利用李亚普诺夫稳定性定理推导了神经网络权值的自适应规律，保证了闭环系统的稳定性。设计了针对滚转通道的神经网络，并应用某型号飞机进行了非故障和故障状态的仿真。结果表明，自适应神经网络控制方法补偿作用显著，相当于系统具有一定的重构功能。     

一种鲁棒的非线性飞行控制律设计

介绍了一种反馈线性化方法——逆系统方法，用以解决非线性飞行控制。针对逆系统方法存在的误差，介绍了一种鲁棒控制方法——基于RBF神经网络直接自适应控制方法，利用李亚普诺夫稳定性定理推导了神经网络权值的自适应规律，保证了闭环系统的稳定性。设计了针对滚转通道的神经网络，并应用某型号飞机进行了非故障和故障状态的仿真，结果证明，自适应神经网络控制方法补偿作用显著，相当于系统具有一定的重构功能。     

飞行控制律的状态观测器重构研究

飞机在飞行过程中，因某些测量元件出现故障致使信号丢失，会严重影响飞行控制系统的正常工作。针对这一问题，提出了设计降维状态观测器进行控制律重构的方法；应用这种方法研究了某无人飞机俯仰通道的控制重构；并对其工程实现进行了探讨。仿真结果表明：引入状态观测器后，习行控制系统在测量元件出现故障时，仍能继续正常工作，并具有较好的动态性能，最后验证了该方法的有效性、可行性。     

基于改进LS-SVM的航空发动机传感器故障诊断与自适应重构控制

提出了一种基于改进LS-SVM的航空发动机传感器故障诊断与自适应重构控制方法.该方法通过给误差变量赋予不同权值因子提高LS-SVM的鲁棒性,采用修剪算法提高LS-SVM的稀疏性;该方法从某涡扇发动机输入输出空间中建立其正常模型,采用阈值判别法对传感器故障进行实时监视与诊断,并用模型输出值代替故障传感器测量值反馈回闭环控制系统,实现对发动机的自适应重构控制.仿真结果表明,该方法能及时准确地定位故障,并进行有效的自适应重构控制.      

基于H_∞飞控系统重构方法研究

将飞机的重构控制问题转化为H∞控制问题,并运用H∞方法对故障时的飞行控制系统进行了重构,运用残差方法实现了故障的检测、隔离。仿真结果表明,所设计的重构控制律在舵面受损的情况下能够使飞机保持良好的飞行性能。     

临近空间无人飞行器多余度容错导航系统设计

临近空间无人飞行器导航系统的故障直接影响到飞行器的任务执行和飞行安全,因此必须能够长时间地保持稳定性和精确性,为达到此目的必须设计由惯性导航、卫星导航等多种导航传感器组成的多源多余度容错导航系统,提高系统的可靠性。针对临近空间飞行器制导控制对导航信息的需求,提出了一种标准的三余度导航系统架构,并设计了采用新型加权平均表决子算法,具备故障检测和隔离以及故障重构功能的容错重构算法,构建了适用于临近空间无人飞行器的多余度容错导航系统,通过实测试验数据仿真验证了容错导航系统的性能,展示了系统一次故障工作的故障容错能力。所研究内容也可被其他类型的无人飞行器借鉴和参考。     

某型飞机迎角加温与电传工作状态关系分析

对迎角传感器加温电路的组成和工作原理进行了阐述,解释了"侧向通道无备份"的种类和含义。结合电传系统安装架加温控制逻辑电路,整理和总结了电传系统工作状态与迎角传感器加温状态之间的逻辑关系,进一步分析了由风标加温引起的"侧向通道无备份"故障机理。     

某型飞机电传操纵系统纵向通道典型故障分析

电传操纵系统是将飞机运动作为被控参量反馈到系统中以对飞机运动进行控制的电气信号传输系统,其可靠性对飞行安全有直接影响。本文以某型飞机电传操纵系统各通道为切入点,阐述纵向通道的组成及工作原理,并对纵向通道的典型故障进行原因分析,给出排除方法,为电传操纵系统纵向通道的排故提供指引。     

双余度机电静压伺服机构的故障隔离与重构技术研究

针对高可靠应用需求,介绍一型双余度机电静压伺服机构试验样机,采用一台非对称式液压作动器及与其集成于一体的两套伺服电机泵驱动组件。重点分析了余度机电静压伺服机构故障隔离和重构技术方案,采用含M型工位的两位四通电磁换向阀实现故障通道的隔离与卸荷,提出故障工况下将剩余正常通道的位置误差比例增益加倍的控制律重构方法。理论分析和故障模拟试验数据表明,双余度机电静压伺服机构具备突出的可靠性设计优势和良好的故障容错能力,具有应用于载人航天运载火箭的价值。     

新型喷管控制系统故障模式分析及模拟

为提高新型喷管控制系统的可靠性及故障安全性,对该系统进行故障模式研究,并采取相应的对策以保证该系统在故障状态下能够安全工作。为保证控制系统对故障的处理策略正确,需要对故障进行模拟并验证该系统对故障的处理逻辑。对新型喷管控制系统进行了介绍,对该系统(控制器、传感器、通讯、伺服阀、电磁阀及作动筒等部件)的故障模式、解决方法、故障影响进行了初步分析。对该系统故障模拟系统进行了介绍并对如何进行故障模拟进行了初步研究。验证结果表明:喷管控制系统能够检测到预设故障并正确处理。     

基于扩张状态观测器的DGMSCMG框架伺服系统振动抑制方法

针对带有谐波减速器的双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSCMG)框架系统存在较低频率谐振点的问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)振动抑制的控制方法。在谐波减速器的输入端和输出端分别设计三阶扩张状态观测器,通过电机及负载端的角位置信号不但能够估计电机和负载的角速率,而且可以比较准确地估计到扭转刚度的非线性变化及外部扰动力矩引起的综合扰动,通过反馈及前馈补偿对综合扰动进行抑制。设计的基于扩张状态观测器的控制器抑制了框架伺服系统的振动、提高了框架的速率输出精度。仿真及实验结果表明了该控制算法是有效的并具有较强的鲁棒性。     

飞机电液伺服阀早期故障征兆诊断

电液伺服阀是飞机刹车系统的重要执行部件,影响着飞机的着陆安全。针对某型飞机电液伺服阀故 障多发的问题,运用一元线性回归分析方法构建刹车系统电液伺服阀的分析模型,根据分析模型和故障征兆判 据对电液伺服阀近期的工作数据进行分析和故障征兆诊断。结果表明:基于回归分析的故障诊断方法可以准 确地诊断电液伺服阀存在的故障征兆;早期故障征兆诊断可以预先发现电液伺服阀潜在的故障隐患,降低故障 发生率,显著提高飞机刹车系统的安全性和可靠性,也有助于优化维修策略和降低飞机全寿命维护成本。     

卫星跟踪设备伺服系统的动态范围

从理论上给出卫星跟踪设备的角跟踪范围，为具体设备研制中确定伺服系统的角跟踪动态范围提供最根本的技术依据。方法是先分析卫星相对于地心和地表设备的角运动，给出角速度及角加速度范围；然后针对A-E和X-Y两种伺服方式进行角运动的分解，并结合卫星运动的典型轨道，分别给出A-E式和X-Y式伺服系统跟踪卫星时所需的最小保精度动态范围，本文的分析表明：A-E式伺服存在过顶盲区，该盲区是实际应用中不可避免的客观存在，X-Y式伺服存在地平盲区，但该盲区不影响实际应用。     

飞行模拟转台伺服系统的改进

 在研制YMT-S1型飞行模拟转台（以下简称转台）的过程中,作者对转台的伺服系统作了大量的实验研究,在原有伺服系统的基础上进行了改进设计,构成了“双速”伺服系统、包含速度微分反馈的速度系统及位置系统、“综合”控制伺服系统。 实验证明:三种伺服系统对提高转台的技术性能有明显效果。 本文介绍了这三种伺服系统的构成、工作原理及效果。     

基于电液伺服控制燃油泵的航空发动机控制与仿真

为探索轻质化燃油系统结构,基于电调燃油变量泵的航空发动机转速控制系统,构建了柱塞泵斜盘位置电液伺服控制系统,油泵出口燃油直接输入电液伺服阀;建立了电液伺服阀线性化模型。通过数字仿真,研究了电液伺服阀工作特性,并得到了其适应性模型;在航空发动机特性半物理试验系统上,对斜盘位置电液伺服控制系统实物进行了验证试验,并与航空发动机模型一起构成了发动机转速闭环控制系统。结果表明：变输入压力的燃油电液伺服位置控制系统有效可行,变量泵工作稳定可靠,电液伺服阀模型能够准确反映实际工作状况;基于变参数PI控制算法的转速闭环控制初步取得成效。     

一种钢筋弯曲设备的伺服电机控制设计

为提高钢筋生产过程中的安全性和可靠性,提供了一种钢筋弯曲设备的伺服电机控制设计,包括PLC控制单元、行走伺服电机、弯曲伺服电机、电磁阀、气缸、信号采集单元及触摸屏。信号采集单元包括光电开关、磁性开关及钢筋弯曲设备的开关按钮。该伺服电机控制设计通过PLC控制器运动控制技术及数据处理技术实现设备的全数字化控制,通过伺服控制技术实现设备的精准高效的运动及生产节能,从而实现系统操作界面更人性化、操作简单快捷、钢筋弯曲准确、生产效率高、节能,同时也大大降低了工人的劳动强度及废品率,进而降低了生产成本。     

基于永磁无刷电机磁场定向控制的平台伺服控制设计

介绍了基于永磁无刷电机(Brushless DC Motor,BLDC)和磁场定向控制(FOC)的平台伺服控制系统方案.阐述了一种基于FOC的伺服控制设计方法,描述了嵌入式系统的硬件与软件实现.通过实测对比了BLDC采用FOC方法与三相六拍法时伺服控制系统的转速波动情况,结果显示采用FOC显著提高了基于BLDC的伺服控制系统性能.     

旋转调制式惯性平台的圆锥运动误差

转调制式空间稳定平台采用陀螺壳体翻滚技术,陀螺壳体翻滚在平台伺服跟踪作用下将形成圆锥运动。圆锥运动误差会引起陀螺漂移,对高精度、长航时惯性导航系统的精度将造成严重影响。首先,介绍了高精度、长航时旋转调制式惯性平台的基本工作原理,推导了平台上的陀螺沿旋转主轴相对地球的角速度。其次,阐述了陀螺壳体翻滚的圆锥运动,推导了壳体翻滚装置和框架伺服系统的跟踪误差及牵连运动角速度引起的圆锥运动附加漂移误差公式。再次,根据数值举例给出了计算机仿真曲线,指出该误差对高精度系统的危害。最后,得出结论：为了实现圆锥运动误差极小化,确保系统长时间运行精度和可靠性,必须实时扣除牵连运动角速度引起的圆锥运动误差分量,并优化设计壳体翻滚装置与平台伺服系统。     

Research on a six-phase permanent magnet synchronous motor system at dual-redundant and fault tolerant modes in aviation application

With the development of more/all electrical aircraft technology,an electro-mechanical actuator (EMA) is more and more used in an aircraft actuation system.The motor system,as the crucial part of an EMA,usually adopts the redundancy technology or fault tolerance technology to improve the reliability.To compare the performances of these two motor systems,a 10-pole/ 12-slot six-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) is designed with the concentrated single-layer winding,which is able to operate at dual-redundant and fault tolerant modes.Furthermore,the position servo performances of the six-phase PMSM at dual-redundant and fault tolerant modes are analyzed,including the normal and fault conditions.In addition,a variable structure proportional-integral-derivative (PID) control strategy is proposed to solve the performance degradation problem caused by phase current saturation.Simulation and experimental results show that the fault tolerant PMSM has a better position servo performance than the dual-redundant PMSM,and the variable structure PID control strategy is able to improve the performance due to phase current saturation.