[发明专利]一种基于综合观测器的飞行控制系统执行器微小故障诊断方法

说明书

本发明提出一种基于综合观测器的飞行控制系统执行器微小故障诊断方法。在飞控系统中，存在着很多操纵控制面，操纵面发生故障要么会使飞行品质和性能下降，要么会酿成重大的灾难。针对飞行控制系统执行器微小故障，在基于解析模型的故障诊断思想指导下，本发明提供了一种基于综合观测器的飞行控制系统执行器微小故障诊断方法，可以及时检测多执行器微小故障，提前发出预警信息，为飞机继续完成任务或安全返航提供足够的时间。

技术领域

本发明属于飞行器故障诊断技术领域，特别涉及飞行控制系统执行器单元的微小故障诊断。

背景技术

现代控制系统和设备的复杂性不断增加、规模不断扩大，这类系统一旦发生故障便会造成巨大的生命和财产损失。作为提高系统可靠性和降低事故风险的重要方法和有力措施，故障诊断变得越来越重要。然而,无论故障的规模多大、来势多凶猛，这些故障都是从微小故障开始的。故障诊断技术被广泛应用于航空、汽车、通信、医学等领域的设备与系统中，监测着系统的状态，对故障进行诊断，保证着系统的安全。该技术一直是社会关注的重点课题之一，尤其是在像民用和军用航空这类安全性和实时性要求极高的领域。为了保证整个航空系统可靠运行，故障检测、诊断以及排除就显得极为重要。

现代控制系统和设备的复杂性不断增加、规模不断扩大，这类系统一旦发生故障便会造成巨大的生命和财产损失。作为提高系统可靠性和降低事故风险的重要方法和有力措施，故障诊断变得越来越重要。然而,无论故障的规模多大、来势多凶猛，这些故障都是从微小故障开始的。故障诊断技术被广泛应用于航空、汽车、通信、医学等领域的设备与系统中，监测着系统的状态，对故障进行诊断，保证着系统的安全。该技术一直是社会关注的重点课题之一，尤其是在像民用和军用航空这类安全性和实时性要求极高的领域。为了保证整个航空系统可靠运行，故障检测、诊断以及排除就显得极为重要。

飞行控制系统内部的一些微小故障，由于故障征兆微弱，且在飞行过程中，噪声、气流扰动、振动信号会非常大，不易被监控系统及时检测到，但随着故障的逐步加剧，有可能演变为重大的灾难事故。因此，围绕飞行控制系统展开微小故障诊断技术的研究，对于提高飞机的飞行可靠性有着极其重要的理论意义与工程价值。统计显示，引起飞机舵面系统失效的原因中，执行器故障和传感器故障的占比达八成以上。因此，针对飞机执行机构和传感器系统的故障诊断研究就显得非常重要。执行器用于响应飞行控制计算机发出的控制指令，动态地响应外界环境的变化，因此其状态性能直接影响着飞行品质；传感器用于测量飞行数据信息，并反馈给飞行控制计算机，从而建立飞行控制系统的动态响应和管理。如果执行器或者传感器发生故障以导致信号异常，那将对飞行安全造成极其严重的威胁。因此，对执行器微小故障诊断的研究具有重要意义和实际价值。

发明内容

在飞控系统中，存在着很多操纵控制面，操纵面发生故障要么会使飞行品质和性能下降，要么会酿成重大的灾难。针对飞行控制系统执行器微小故障，在基于解析模型的故障诊断思想指导下，本发明提供了一种基于综合观测器的飞行控制系统执行器微小故障诊断方法，可以及时检测执行器微小故障，提前发出预警信息，为飞机继续完成任务或安全返航提供足够的时间。

本发明的技术方案为：

所述一种基于综合观测器的飞行控制系统执行器微小故障诊断方法，包括以下步骤：

步骤1：建立带有执行器故障的飞行控制系统模型如下：

其中A∈R^n×n,B∈R^n×m,C∈R^p×n,D∈R^n×h,E∈R^n×r分别为飞行控制系统状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵、故障分配矩阵和常值矩阵，且C和E满秩；ξ(x,t)表示系统的非线性干扰；ψ(t)表示系统的不确定性项，f_a(t)表示执行器故障；

步骤2：设计综合观测器如下：