一类非线性飞行控制系统鲁棒故障诊断

2012年04月12日11:42:45 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

于维倩，姜　斌，刘剑慰
南京航空航天大学自动化学院，江苏南京

摘　　　要：针对一类仿射非线性飞行控制系统的执行器故障，提出了一种基于微分几何方法的鲁棒故障诊断方案。各个输入通道相应的不可观分布满足条件时，可以通过分别在状态空间和输出空间进行同胚变换，将原系统化为多个只受单一通道故障输入影响的能观商子系统。原系统的残差生成器设计问题转化为对其各通道能观商子系统的观测器设计，实现残差与其他通道故障及结构性干扰解耦，从而进行鲁棒故障诊断。对不同输入通道发生的执行器故障进行仿真（包括卡死、损伤、松浮、饱和），仿真结果验证了该方法的有效性，而且可看到该方法对多故障情况也有很好的诊断效果。

关　键　词：非线性飞行控制系统；鲁棒故障诊断；执行器故障；多故障

１　引　言
目前对飞行控制系统进行故障诊断研究，普遍的处理方法是进行局部线性化［１］，直接利用线性模型进行故障诊断。然而实际飞行控制系统在复杂的飞行条件下具有高度的非线性特性，因此简单的线性化方法并不完全适用。对非线性对象的故障诊断方法目前主要包括：基于神经网络［２］，模糊理论［３４］等，神经网络参数的选择至今缺乏统一的科学依据，模糊规则的建立则需要较多的先验知识，限制了这些方法在飞控系统上的应用。针对非线性系统，微分几何方法目前使用比较普遍，如文献［５］提出了一种微分几何鲁棒故障诊断方法，文献［６］提出了一种基于微分几何理论进行分解的故障估计方案。鉴于微分几何方法依赖模型，且条件较为严格，飞行控制系统是一类复杂高阶非线性系统，比一般系统更难满足微分几何条件，因此能够应用到飞行控制系统上的研究结果尚少。而且在实际中，不可避免地存在建模误差、外部随机干扰、未知输入等难以预料的因素，会降低检测诊断系统的性能，增加误报率，这就对故障诊断方法的鲁棒性提出了要求。本文将文献［５］中的鲁棒微分几何故障诊断方法推广应用到仿射非线性飞行控制系统中，设计残差观测器，实现对执行器故障的诊断与隔离。较后将该方法对某民航机飞行控制系统的执行器故障诊断，仿真结果验证了该方法的有效性。

登录网站后可下载文件

一类非线性飞行控制系统鲁棒故障诊断

相关阅读: