基于电动舵机的健康仿真与评估方法研究

综述了国内外开展飞行器健康相关研究的现状,强调了考虑渐变过程对于健康仿真的重要性。以某型飞行器电动舵机为研究对象,建立了舵机系统的非线性仿真模型。通过分析组成电动舵机各个环节的健康模式与模型参数的映射关系,阐述了建立健康模型开展健康仿真的方法,并结合测点仿真数据和多维向量相似度、遗传算法的原理,提出了健康指标的计算和优化方法,达到健康评估的目的。最后,以simulink环境下的仿真实例对上述方法的可行性进行了初步验证。     

基于T-S模糊模型的航空发动机非线性分布式控制系统故障诊断

针对航空发动机非线性分布式控制系统的故障诊断问题,首先提出了一种基于飞行包线划分的航空发动机非线性Takagi-Sugeno(T-S)建模方法,建立了具有网络诱导时延的航空发动机非线性分布式控制系统模型,然后将该系统视为离散切换系统,为其建立了具有时延补偿功能的故障观测器,给出了使得观测器误差系统渐近稳定的充分条件.故障检测仿真时间为20s,当第12s时,设定系统发生幅值为0.0025的阶跃型突变故障,仿真结果表明:12s之前,故障观测器保持渐近稳定,当第12s时,残差迅速增大并超过所设定阈值,从而检测到故障的发生.      

模型跟随控制系统的经典设计方法

本文介绍了用经典理论确定反馈增益，降低模型跟随系统参数变化灵敏度的新方法。该方法通过选择反馈增益值，使由频率、阻尼、带宽等参数所确定的闭环系统的极点具有合适的稳定性。以一架战斗机模型跟随控制系统的设计为例说明这种方法，同时给出了简短的线性模型跟随理论推导。纵向、横航向控制律的设计匀采用经典设计方法，并且将横航向控制系统引入的β反馈和ｎｙ反馈作了比较。设计方法的有效性通过模型和飞机时域响应曲线的比较     

基于重要度的航空器系统定量相似性评估方法

目前民航飞机机型的更新换代越来越快,新型飞机设备清单的制定也成为了关键。将已有成熟机型的设备清单进行进一步的修改优化后使用,可以加快研发进展,如何界定是否适合优化使用较为困难,因此提出一种基于重要度与余弦相似性理论的航空器系统相似性评估方法。分析波音和空客相似机型的液压系统功能与结构,进行功能危险性评估;建立故障树,根据部件故障发生概率,计算部件概率重要度与关键重要度。根据重要度数据进行余弦相似性计算,结果近似于1,表明相似机型液压系统之间具有一定的相似相关性。方法可以对航空器系统是否相似相关进行判断,提供了依赖已有相似机型进行修改完善新型飞机设备清单的支撑。     

基于飞行参数数据挖掘的军机健康评估技术

以新型战机为代表的现代武器装备的参数数据越来越庞大,提出了基于飞行参数数据挖掘的军机健康评估技术。首先构建了军机健康评估设计及应用的"V"型架构,将数据获取、数据分析、方法应用、挖掘建模、评估结果和决策应用等流程融入到数据层、业务层、应用层等功能层级中。然后,综合运用改进故障树分析、高斯混合模型、层次分析法等方法,构建了适用于军机健康评估的架构、方法及流程。最后,以某军机实际飞行数据进行了应用分析,证明了所提方法的有效性和可行性。     

航天器控制系统智能健康管理技术发展综述

健康管理作为智能自主控制亟待突破的关键技术之一,是提升航天器安全可靠稳定运行能力的有效手段。结合人工智能技术的发展趋势,基于前期已建立的新型航天器智能自主控制系统通用架构,详细综述航天器控制系统的智能健康管理技术现状与发展趋势。首先,根据现有航天器设计、研制和在轨的具体情况,梳理出航天器控制系统健康管理技术所面临的挑战;然后,分别从故障预警、故障诊断和寿命评估3个方面,详细阐述基于人工智能的健康管理技术研究现状及其在航天领域的应用情况;最后,提炼出航天器控制系统健康管理技术的发展方向。     

液冷系统仿真模型置信度评估方法

基于典型架构的液冷系统,提出了基于三角模糊数的模糊层次分析法和相似度法相结合的液冷系统置信度评估方法。该方法利用模糊层次分析法,将液冷系统仿真模型分解为若干个部件级模型,使用相似度法计算各部件级模型中依据属性划分出的若干相似元的相似度。各相似元和各部件级仿真模型的权重,都利用模糊层次分析法进行计算获得。液冷系统总置信度由各部件级仿真模型的置信度和权重加权平均后计算得到,而各部件级仿真模型的置信度,则由各相似元的相似度和权重加权平均后计算得到。文中所建立的液冷系统置信度评估方法,结合了相似度法对复杂模型精准量化的优点和模糊层次分析法主观依赖性弱的特点,此方法科学有效,具有重要的工程使用价值。     

飞行器健康状态的表征方法研究

健康监控技术是提高装备安全性、战备完好率和快速出动能力的关键技术,已成为现代高技术装备的必备技术。针对飞行器健康状态难以判别表征的难题,提出表征飞行器各系统及整机健康程度的度量参数——“健康度”;在此基础上,给出飞行器各系统和整机健康度的计算确定方法,并建立基于“健康度”参量的飞行器各系统/整机健康状态评价方法——健康、亚健康和不健康三级评价法;以示例给出基于健康状态的飞行器各系统/整机精准维修保障策略——健康时不用维修、亚健康时制定维修计划、不健康时必须维修的总体策略以及与经济性要求相结合的最终实施策略。本文的研究为健康监控技术在飞行器上的有效应用奠定了基础,能够推广应用于其他装备系统的健康监控。     

基于模型的矢量喷管控制系统设计

为实现矢量喷管控制系统正向研发"V"字模型,使用基于模型的设计方法开展矢量喷管控制系统的设计和验证。建立了包含矢量喷管液压机械单元、矢量喷管控制器及矢量偏转运动的矢量喷管控制系统模型,与发动机模型、飞机模型集成用于矢量喷管控制系统的系统综合设计。使用模型自动测试技术开展数字仿真试验,利用自动代码生成技术和实时仿真技术实现控制软件快速开发和系统半物理试验,试验结果表明了矢量喷管控制系统设计的正确性、高效性。     

基于马尔可夫方法的飞控系统安全性评估

安全性评估是适航符合性验证的重要方法。对马尔可夫分析在系统安全性评估中的应用进行了深入研究．给出了马尔可夫在系统安全性评估中的一般分析方法。运用马尔可夫方法和故障树方法分别对飞行控制系统的同一种失效状态进行了建模分析．并对二者的分析结果进行了比较,得出对并联顺序系统进行安全性分析时马尔可夫分析方法具有更高的定量分析精度,并克服了故障树静态分析特性的缺点。     

贝叶斯网络在飞控系统可靠性评估中的应用

把一种基于贝叶斯网络的故障树分析法应用于飞控系统俯仰控制功能的可靠性评估中,突破传统故障树分析法的局限性——各部件独立、状态为二值,不但可以计算系统的可靠性指标,而且可以定量给出某个事件或某几个事件在系统可靠性中所占的地位,找出系统的薄弱环节。     

贝叶斯网络在飞控系统可靠性评估中的应用

把一种基于贝叶斯网络的故障树分析法应用于飞控系统俯仰控制功能的可靠性评估中,突破传统故障树分析法的局限性——各部件独立、状态为二值,不但可以计算系统的可靠性指标,而且可以定量给出某个事件或某几个事件在系统可靠性中所占的地位,找出系统的薄弱环节。     

民用飞机试飞规划与管理系统的评估研究

国内某民机型号的飞行试验工作者们根据数年的工作经验,开发了基于民机飞行试验的规划与管理系统(Flight Test Control System,简称FTCS),以利于民机各项试飞工作的开展。相比于一般的信息管理系统,FTCS系统具有更多行业本身的特质,在对本系统的一些重要功能进行体验后,从定性与定量的角度对系统进行评估,建立一套适用于民机试飞优化系统的评估方法,利于后续类似系统延续其优秀的设计长处,改进本系统存在的不足,为未来民机试飞系统的开发提供参考和借鉴。     

基于模型预测控制的非线性飞行控制系统研究

应用泰勒级数展开方法设计了飞行器六自由度非线性模型预测控制器.通过对控制向量和输出向量的有限泰勒级数展开,确定闭环形式的控制输入.仿真结果表明:该方法能够适应控制项不完全或缺少控制项的病态情况,适当选择控制器的泰勒展开阶数可得到最优的控制结果,所设计的模型预测控制器具有很好的跟踪效果.     

战斗机综合设计仿真系统中的飞控系统模型

通过分析飞控系统各环节对飞机动态特性的影响及第三代战斗机控制律的特点,为战斗机综合设计仿真系统建立了飞控系统模型。该模型是能够反映飞控系统功能的简化模型。通过对飞控系统各项功能与特点的检验,对飞控系统简化模型进行了验证。验证结果表明,所建立的简化飞控系统模型能够满足战斗机综合设计仿真系统的需要。     

面向A320维护训练器的飞控系统仿真模型研究

根据A320维护训练器的故障诊断的要求,利用一种改进的概念图的方法完成了A320方向舵系统的仿真建模,并以飞行增稳计算机的人工配平功能为例进行了建模及仿真验证。经A320维护训练器实际验证,该建模方法简便有效,可以扩展至整个飞控系统及A320其他系统的建模。     

基于 LSTM的飞控系统状态监控

监测飞控系统状态参数是保证无人机飞行安全的重要手段。针对无人机飞控系统的组成特点和飞行控制律,设计并构建了基于长短期记忆网络(Long Short Term Memory Network,LSTM)的飞控系统状态监控模型。首先,利用无人机历史飞参数据训练模型,建立输入飞参数据与状态参数的回归映射关系;然后,利用训练好的网络模型,实时预测飞控系统的状态参数,通过对比实测值与预测值之间的差异,实现飞控系统的状态监控。选取无人机飞参数据进行实验,基于 LSTM的算法比反向传播神经网络(BPNN)、支持向量机(SVM)预测精度高,MSE平均值分别低 0.01和 0.26,MAE平均值分别低 0.05和 0.12。结果表明,所提出的方法能够有效监控飞控系统,为无人机飞行管理决策提供数据支持。     

适于飞控系统设计的缩比直升机建模

在传统的旋翼、尾桨、机身的气动力模型基础上,引入了缩比直升机的舵机、航向控制系统模型,建立了适合缩比直升机飞行控制系统设计的非线性飞行动力学数学模型。深入探讨了稳定杆对缩比直升机飞行动力学的影响,并进行了仿真计算,结果表明所建立的数学模型能反映缩比直升机的飞行动力学特点,适合其飞行控制系统设计。