航空发动机多电分布式控制系统故障诊断与容错关键技术综述

针对未来航空发动机需求，结合多电分布式控制特点和优势，基于先进算法，开展了多电分布式控制系统故障诊断与容错关键技术研究。首先从航空发动机分布式控制系统、多电发动机、故障诊断与容错控制方法和硬件在环仿真平台搭建4个方面对国内外航空发动机多电分布式控制系统故障诊断与容错技术进行梳理，总结了多电分布式控制系统故障诊断与容错的关键问题；之后提出了多电分布式控制系统的故障诊断与容错架构设计、基于模型的故障诊断与容错方法、双主动冗余电机控制系统故障诊断与容错方案、基于深度学习的电力作动器故障诊断与容错方案和硬件在环仿真平台搭建的关键技术；最后对航空发动机多电分布式控制系统故障诊断与容错未来的发展趋势进行展望。     

故障诊断的神经网络观测器法

以神经网络的自学习代替故障诊断观测器法中的解析计算,提出了一种新的故障诊断方法,从而解决了具有模型不确定性系统的故障诊断问题。对某型航空发动机控制系统传感器故障进行了仿真研究,该方法不仅具有传统观测器法报警及时准确、易于实现容错控制的优点,又不需要获得系统精确的数学模型,对具有模型不确定性系统的故障诊断与容错很有效     

设备运行过程故障容错控制研究

将故障诊断与容错技术相结合,提出了利用检测的故障信息对设备运行中的故障进行容错控制的设计方法,并对几种容错控制方案及其实现进行了分析和讨论,最后给出了一个工程实例。     

航空发动机数控系统执行机构回路故障诊断和容错控制方法

提出了航空发动机数控系统执行机构控制回路基于数学模型的故障诊断方法,以及针对执行机构位置传感器故障的控制算法容错控制方法。工程应用结果表明能显著提高故障诊断准确性和快速性,有效地实现容错控制,且实施方便、实时性好,对提高航空发动机数控系统工作可靠性具有重要作用。      

基于卡尔曼滤波器的容错控制和硬件在环验证

为了有效地开展微型燃气轮机传感器的故障诊断和容错控制,在采用基于模型的设计方法建立微型燃气轮机部件级模 型的基础上,使用了一种基于扩展卡尔曼滤波器的故障诊断和容错控制方法,能够有效地诊断出传感器故障,并重构正确信号继 续进行闭环控制。使用MATLAB/Simulink的自动代码生成技术,将微型燃气轮机模型及故障诊断和容错控制方法在全数字仿真 平台和硬件在环仿真平台进行集成和验证,结果表明：基于模型的设计方法的数字仿真结果与硬件在环仿真结果具有很高的一致性。     

容错飞行控制技术的应用研究现状与发展趋势

如何将容错飞行控制理论研究与工程应用紧密结合是值得关注的问题。从解决飞控系统自身故障的余度容错技术、解决飞控系统被控对象故障的容错控制技术和制约主动容错控制发展的故障诊断技术3个方面研究了容错飞行控制在工程应用中的发展现状。分析了容错飞行控制的核心技术和难点问题,对未来容错飞行控制技术的发展提出了思考与建议。     

控制性能精确可控的自适应鲁棒容错控制方法研究

一般而言,实现控制性能约束精确可控与满足控制系统鲁棒的要求之间存在着难以两全的矛盾。容错控制也是如此,精准的控制性能要求与对故障诊断误差的鲁棒性之间也存在着这样的矛盾。针对这一问题,提出了将参数空间方法、变结构理论以及模型参考自适应理论相结合的自适应鲁棒容错控制方法。该方法的基本思路是将容错控制系统分为内外两部分,内部为基于参数空间的容错控制系统,可以灵活适应精确的控制性能约束(对应极点配置)和一定范围的控制性能约束(对应区域极点配置),外部则为基于变结构模型参考自适应方法的控制系统,主要目的是提高容错控制系统的鲁棒性。通过仿真证明了这种自适应鲁棒容错控制方法既能保证系统满足精确的控制性能约束,又能保证对故障诊断误差有较高的鲁棒性。     

容错多传感器组合导航系统发展综述

对容错组合导航系统的基本理论、联邦滤波器的设计方法、特点进行了分析；指出联邦滤波器在时间和空间上为组合导航系统的容错设计提供了条件；同时对组合导航系统故障诊断、故障隔离和系统重构方法进行了研究。     

飞机执行器故障诊断方法研究

故障诊断是容错控制技术的基础,本文采用了一种独特的辨识算法,通过对系统开环增益的辨识而确定控制系统执行器的工作状态。仿真结果表明,该算法可以快速、有效地确定出当前执行器的工作状态。经过进一步的改进,该算法还可以应用于控制系统其他参数的故障诊断。     

改进的Kohonen 网络在航空发动机分类故障 诊断中的应用

针对传统Kohonen网络对未知样本识别时的不可辨识性和分类结果不惟一性问题,利用改进的Kohonen网络对航空发动机进行分类故障诊断,并利用混合粒子群优化算法对网络连接权值进行优化,以提高Kohonen网络在分类故障诊断中的通用性和容错能力。对GE90发动机的孔探图像纹理特征识别进行对比。结果表明:改进的Kohonen网络在分类故障诊断中有较强的实用性,分类准确率高于常用神经网络模型和支持向量机的。     

基于模态切换的航空发动机容错控制

综合了航空发动机控制和故障诊断方法,设计了基于模态切换的任务级和发动机级模式的容错控制系统.任务级模式在发动机部件故障时,通过切换控制策略和控制模式达到恢复或降低发动机性能的要求;发动机级模式在控制回路失效时,根据故障情况切换到容错控制回路,从而保证发动机继续正常工作.数字仿真结果表明:在稳态或加速过程中出现部件故障时,容错控制系统都能够100%恢复发动机的推力;在发动机中间、慢车和节流状态下,当压气机转速控制回路失效时,容错控制系统能够在3s内平稳切换到风扇转速控制回路.      

两种神经网络应用于数控系统故障诊断

介绍了双向联想记忆（ＢＡＭ）学习算法神经网络和误差后向传播（ＢＰ）神经网络在数控系统故障诊断中的应用实例。这两种神经网络在数控系统故障诊断方面都有着重要的应用价值，都能实现故障的联想、容错、自学习等功能。但因为各自具有的特点不同，又使得ＢＰ网络更适于故障样本多的情况，而ＢＡＭ则适于要求对错误的故障征兆进行纠错的故障诊断系统     

基于进程设计思想的导弹动力设备实时故障诊断系统的实现

根据大型号液体推进剂导弹及运载火箭动力设备系统的特点和一般专家系统所存在的主要问题,提出了一种基于多进程、多层次概念的实时故障诊断系统结构模型,探讨了使用该结构模型处理异步事件、增进系统容错能力、实现出现故障时的集中注意力、对系统状态进行自学习等问题的基本思想,以此开发的某型号导弹动力设备实时故障诊断系统已成功地应用于部队。     

第4代战斗机发动机控制系统和其技术特点

综述了EJ200、M88-2、F119、F135等第4代战斗机发动机控制系统的设计思想、硬件和软件结构,总结了其采用的全功能数字式发动机控制系统(FADEC)、容错控制技术、故障诊断与隔离技术、多变量控制技术等的特点.     

机载多余度容错计算机瞬态故障与恢复技术研究

本文针对航空电子系统高可靠性要求，对瞬态故障进行了分析，论述了瞬态故障对机载设备的影响，提出了瞬态故障的故障诊断与故障窗口监控综合恢复方法，并以航空计算技术研究所研制的四余度容错计算机为模型，描述了其实现算法     

人工智能在航天器制导与控制中的应用综述

航天器制导与控制技术是保障空间任务顺利实施的关键技术之一。当前,动力学模型的强非线性以及参数不确定性制约了高精度姿轨控技术的发展,而系统故障则决定航天器姿轨控的成败。以机器学习为代表的新一代人工智能技术航天器制导控制领域展现了巨大的应用潜力。首先对基于人工智能技术的轨迹制导和姿态控制中的研究发展及应用现状进行归纳,分析航天器轨迹规划、姿态控制、故障诊断以及容错控制技术的发展趋势。然后,从鲁棒轨迹规划、自适应姿态控制、快速故障诊断和自适应容错控制等4个方面总结适用于未来航天任务的航天器姿轨控关键技术。最后,针对智能姿轨控技术的应用所面临的挑战,从姿轨控架构、算法最优性、算法的训练以及技术验证等方面提出相应的发展建议。     

基于改进的BP算法在飞机压力加油系统中的仿真与应用

将一种改进了的BP神经网络算法应用于飞机压力加油系统容错控制中,进行了仿真和实验,并对仿真结果进行了分析,仿真结果表明,加入BP算法以后的压力加油控制律大大缩短了加油时间,并且提高了压力加油的控制精度,此项研究为开发基于神经网络的飞机燃油故障诊断专家系统奠定基础。     

基于GSM技术的AICPS故障管理与容错机制的研究

给出了机载综合核心处理系统AICPS的软件结构和组成,采用基于TLS三层栈的先进的航电系统结构,其通用系统管理GSM分为健康监控、故障管理和配置管理三个软件功能模块,以及飞机级、综合区级、资源元素级共三级.基于GSM和运行蓝图,论述了AlCPS的故障管理技术和容错重构机制,重对故障处理的过程如故障检测、故障诊断、故障处理和配置管理进行了讨论.由于航空电子系统高安全、高可靠性等特点,作为提高可靠性的手段之一,研究故障管理与容错重构非常必要.     

飞机燃油管理系统仿真研究

为分析和验证飞机燃油油量管理系统功能设计的完备性、构架设计的合理性、功能实现过程逻辑关系的严密性以及系统故障检测方法的可行性,对民用飞机燃油油量管理系统进行了仿真研究。介绍了燃油油量管理系统功能、相关系统构架以及基于该系统构架构建的计算机仿真系统。在该仿真平台上,可显示飞机燃油系统管路及附件的正常工作状态;对于设定的燃油油量管理系统的故障,可显示检测的结果以及容错策略结果。仿真结果表明设计的燃油油量管理仿真系统结构合理、功能实现的逻辑关系严密、使用的故障诊断方法和容错策略可行。     

永磁容错电机最优转矩控制策略实验

 永磁容错(FTPM)电机不仅具有容错和故障隔离能力,还继承了一般永磁电机功率密度大、转矩脉动小的优点,故在航空用电力作动系统中得到大力发展。最优转矩控制(OTC)算法可以实现电机在正常和故障时(一相断路或短路)输出电磁转矩脉动最小化。本文设计了750 W六相十极FTPM电机最优转矩控制系统平台,提出了两种简单实用的绕组故障诊断方法,对最优转矩控制算法进行了实验研究。实验结果表明,该算法能够实现故障前后转矩转速性能基本不变,且转矩脉动均小于20%,故障时动态响应快。