基于软件的无人机故障注入技术研究

故障注入是一种用于容错计算机系统验证的有效技术,其应用效果直接取决于所采用的故障注入方法的正确性。文中采用硬件覆盖和故障模型的方法,模拟无人机系统的硬件故障,并着重讨论了在总线上注入故障的试验策略。然后用软件的方法构造了一个用于测评无人机飞行控制系统容错控制机制的故障注入工具UAVFI_01。在无人机动态测试过程中,故障注入试验结果表明了这种方案的正确性和可行性。     

基于鲁棒故障观测器的非线性离散系统容错控制设计

针对存在执行器故障以及未知干扰的非线性离散系统,提出了一种鲁棒故障估计与容错控制方法。首先在未知系统干扰作用下,设计鲁棒故障观测器实现系统状态和执行器故障的同步估计;然后根据鲁棒故障观测器得到的系统状态估计和故障估计信息设计容错控制器,进行状态反馈容错控制,同时基于D稳定与H_∞控制理论对鲁棒故障观测器和容错控制器进行设计,实现了多约束条件下的故障估计与容错控制;最后用飞行控制系统模型验证了所提方法的有效性。     

Linux下无人机软件故障注入系统研究与设计

基于linux系统的软件故障注入方法,设计了一个软件故障注入系统UAVFI_L,采用硬件覆盖和故障模型的方法,模拟无人机系统的硬件故障,并着重讨论了在总线上注入故障的试验策略。最后用一台工控机和飞控计算机通讯,注入故障。故障注入试验结果表明了这种方案的正确性和可行性。     

临近空间艇载计算机余度管理策略研究

平流层飞艇是可靠性要求很高的系统,需要由具有容错能力的艇载计算机来进行控制和管理。针对艇载计算机采用的余度结构进行了软件管理策略的研究和设计,提出了基于异构总线的握手机制节点故障检测方法、基于“看门狗”与“心跳”相结合的 CPU 故障检测方法、基于节点健康矩阵的互援式总线重构方法及基于有限状态机的多 CPU 并行处理系统自适应重构方法。故障注入试验表明,艇载计算机在遇到故障时能实时检测出故障,诊断故障类型,并对故障进行处理,实现系统重构,保证了平流层飞艇长期驻空时的安全飞行。     

基于状态反馈的执行器故障容错控制

针对线性离散系统的执行器故障,提出了一种基于状态反馈的容错控制方法。该方法在应用自适应卡尔曼滤波进行系统状态和故障同步估计的基础上,通过故障信息和状态估计进行状态反馈,对闭环系统进行极点配置,从而修正执行器故障造成的系统误差,实现容错控制。最后,将该方法应用于飞行控制系统的执行器故障容错控制,仿真结果表明该方法不仅能够准确地进行故障估计,而且能够在故障情况下保证系统输出正常,具有一定的理论意义和实际工程应用价值。     

基于故障传递特性的位置不可访问故障注入方法

为解决位置不可访问故障的有效注入问题,在深入分析影响故障注入有效性主要因素的基础上,建立了基于贝叶斯信度传播算法的故障-状态、故障-故障之间传递特性分析模型,并以故障传递特性为依据,研究建立了包含故障传递特性的故障模型,提出了基于该故障模型的位置不可访问故障注入方法.研究表明基于故障传递特性的故障注入方法能在保证较高的...     

四余度容错计算机开发综合系统Q—DIF的设计

四余度容错计算机综合开发系统Ｑ—ＤＩＦ（ＱｕａｄＲｅｄｕｎｄａｎｔｙＣｏｍｐｕｔｅｒＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎＦａｃｉ１ｉｔｙ），是为四余度容错计算机而研制的开发、综合系统。Ｑ－ＤＩＦ除了提供一般开发综合系统的功能外；还针对四余度容错计算机的特点，提供了四通道（处理机）同步运行、实时多通道参数显示、通道冻结和故障注入等功能，并在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上，给用户提供一个非常好的用户界面。     

故障容错光交叉通道数据链路的可靠性

光交叉通道数据链路(OCCDL)是光传飞行控制系统余度计算机之间进行数据交换的重要途径.为了提高OCCDL系统的可靠性,提出一种新的具有多链路故障容错能力的OCCDL系统.给出了该OCCDL系统的结构配置,分析了系统正常工作和故障工作情况下的工作流程,设计了系统光开关故障、光链路等关键部分的故障容错逻辑,建立了基于马尔...     

基于MPC的民用涡扇发动机主动容错控制研究

在民用涡扇发动机模型预测控制器设计的基础上,提出一种隐性判断故障并调整控制律的主动容错控制方案。首先建立正常模式及各种已知故障模式的动态模型库,然后在每个采样周期判断当前发动机状态与动态模型库中各模型的匹配度,选择最佳匹配的预测模型,以其预测控制算法作为该时刻的子控制器,且保证各子控制器间能够平滑切换。最后以两种事先考虑的部件级故障,及某种未知故障的情况为例,进行了主动容错控制仿真,结果表明监控决策机制能够在0.5s内判断故障并给出切换指令,切换逻辑能保证不同子控制器间的平滑过渡,验证了该方法的有效性。     

无刷直流电机在转子偏心故障时的容错控制研究

在一些工业场合,无刷直流电机需要在转子偏心故障的情形下保持运行状态,而传统的控制策略无法有效地实现容错运行。针对这个问题,提出了一种无刷直流电机在转子偏心时的故障容错控制策略。分析了在传统无刷直流电机控制方法中,每相定子电流参考在波形上是一致的,仅存在一定的相位延迟,而没有考虑电机偏心后导致的反电动势和相电感变化,因此电机偏心将导致未知的转矩脉动。新型控制策略在传统控制策略的基础上采用了在线估计方法,获取了相电感和反电动势的值,从而控制器设置定子电流参考时包含了对偏心故障的考虑和相关运算,从而使电机能够降低转矩脉动,具备一定的故障容错运行能力。最后通过对比试验的方法对新型控制策略进行了试验验证。     

飞机的模型参考容错控制

 本文针对飞机内部元件或控制元件的故障,用检测滤波器理论设计了相应的故障检测器和故障参数估计器,并用Lyapunov稳定性理论设计了模型参考自适应容错控制律,从而保证了在内部故障情况下飞行控制系统的稳定性。     

第三类瞬时故障

 瞬时故障广泛存在于各种系统并导致功能失效。按照其导致系统故障的机理不同,瞬时故障可被划分为若干类。第一类瞬时故障具有这样的性质,其持续时间一旦超过某一界限即引起系统故障。第二类瞬时故障导致系统故障的概率与其出现时刻有关而与其持续时间无关。 本文讨论第三类瞬时故障并计算其在（0,t）时间内不导致系统故障的概率。第三类瞬时故障具有这样的性质,其导致系统故障的概率与其持续对间的关系服从某一分布。本文所建立的用于描述第三类瞬时故障的模型考虑了瞬时故障不出现状态FNP,以及瞬时故障不作用状态FN和瞬时故障作用状态FA向FNP的转移,但并没有假定状态之间的转移具有Markov性质。因而可被广泛接受。     

基于GSP仿真和SDAE的航空发动机故障诊断

为了深入研究航空发动机故障机理,提出基于航空燃气涡轮发动机性能仿真软件(GSP)和堆栈降噪自编码器(SDAE)的航空发动机故障诊断方法。通过GSP性能仿真方法模拟发动机在不同设计参数下的部件故障,并得到对应的运行状态参数;从每种故障类型下的长时间序列的状态参数中提取出向量化的曲线特征,构成故障样本;将故障样本带入SDAE模型中进行深度特征提取,经过前向传播和反向微调得到训练好的模型用于发动机故障诊断。结果表明:GSP能够通过参数更改来模拟微弱故障下的状态参数,从而构建多故障样本集;SDAE的重构误差和反向传播误差能够快速收敛到较小值,SDAE的故障诊断正确率为99.5%;与深度信念网络(DBN)、人工神经网络(ANN)以及经典机器学习方法支持向量机(SVM)相比,SDAE的故障分类正确率分别提高了0.8%、6.9%和10.1%。     

基于规则的某型直升机故障诊断专家系统研究

简要介绍了专家系统理论,并对某型直升机维修现状进行了全面的分析。构建了某型直升机故障诊断专家系统,介绍了在Delphi7开发平台下专家系统的总体结构、设计思路及实现方法,详细阐述了各模块功能,以及知识的表示方法和推理策略。实现了直升机在运行状态及零部件失效方面的智能故障诊断。     

航空发动机故障融合诊断研究

结合气路诊断与振动分析方法,建立发动机故障融合诊断模型,探讨气路与振动故障融合诊断方法的可行性。构建故障融合诊断3级体系(故障特征级、故障模式级以及故障决策级融合),实现基于性能参数和振动参数的综合评估方法,获得基于小偏差法的气路故障判据,形成基于动力学分析的振动故障判据,提出故障特征融合的方法,通过算法实现故障融合识别,并在模拟试验器上进行涡轮叶片掉块故障试验验证,获得相应的故障诊断决策。结果表明:设计的发动机故障融合诊断方法合理,算法正确。     

襟翼不对称运动和襟翼倾斜的保护逻辑研究

实现高升力系统的故障保护对提高电传飞机安全性具有重要的意义.本文描述了高升力系统后缘襟翼的架构;针对不对称故障和倾斜故障的监控和和保护方式问题,分析了上述两类故障的监控和保护措施及其工作逻辑,在确定工作逻辑的阈值参数时综合考虑了检测和确认故障、襟翼动力驱动装置的制动过程以及系统机械误等因素;建立了故障保护逻辑的Simulink模型,并对不同的失效情况进行了仿真分析,仿真结果表明本文设计的故障保护措施能够很好地监控系统并防止故障蔓延,研究结果对民机高升力系统设计具有一定的借鉴意义.     

基于状态观测器的空间机械臂关节故障诊断

为了实时检测空间机械臂关节故障的发生并获得有效的故障信息,提出一种基于状态观测器的关节故障诊断方法。通过结合滑模变结构控制理论设计滑模状态观测器,获得机械臂各运行状态的残差信息,并将其与设定的阈值比较,实现关节故障的检测。进而引入不同的故障模式,构建故障数据库,将实际关节故障所导致的机械臂故障残差信息与故障数据库对比,完成故障发生位置及其故障程度的识别。所提诊断方法考虑了空间机械臂系统内部强耦合特性,能够及时检测故障的发生并获取有效的故障信息。最后以7自由度空间机械臂为对象开展数值仿真研究,验证了所提关节故障诊断方法的有效性。     

机载嵌入式计算机通用操作系统故障管理软件设计

提出了一种对机载嵌入式计算机中常见操作系统故障的监控和记录方法,结合记录操作系统和处理器的状态信息,同时考虑到在多种操作系统、处理器上的适应性,设计一套具有操作系统故障监控和状态信息记录功能的通用操作系统故障管理软件,提高机载嵌入式计算机的可维护性。     

机载嵌入式计算机通用操作系统故障管理软件设计

提出了一种对机载嵌入式计算机中常见操作系统故障的监控和记录方法,结合记录操作系统和处理 器的状态信息,同时考虑到在多种操作系统、处理器上的适应性,设计一套具有操作系统故障监控和状态信息 记录功能的通用操作系统故障管理软件,提高机载嵌入式计算机的可维护性。     

基于GSPN的机载液压作动系统可靠性模型

机载液压系统具有余度降级、故障检测、隔离等动态时序过程,传统基于两元可靠性模型很难描述其动态行为和性能降级过程.针对这一问题,采用分层聚类和广义随机Petri网相结合建立了机载液压系统可靠性模型.利用该模型,详细分析了故障检测装置的故障检测率对系统可靠性的影响.分析结果表明,由于故障检测装置故障检测率的影响,机载液压作...