飞行控制系统的故障诊断与容错控制

《飞行控制系统的故障诊断与容错控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、飞行控制系统的故障诊断与容错控制周晓宇08010201首先，飞行控制系统的被控对象包括飞艇、飞机、近空间飞行器、火箭、导弹、人造地球卫星、空间探测器、载人飞船、航天站、航天飞机等，而飞机又包含客机、运输机、直升机、无人机、战斗机等类型。我们对飞行控制系统进行飞行控制的主要目的大概有四个方面：（1）稳定飞行，主要指姿态稳定，这是任何飞行器的首要任务；（2）轨迹控制，包括航迹、高度、航向、起飞着陆等；（3）目标跟踪，主要针对冃标的跟踪和拦截；（4）轨迹跟踪，主耍指队预定轨迹（进场着陆）实时路径规划轨迹。以上是飞行控制系统的一

2、些基本概念，为达到设计者期望的技术指标，需要详细了解飞行器的特性、控制要求、控制方法和验证方法。其次，在飞行控制系统方面，让我感慨较深的冇两个方面，分别是光传飞行控制系统和飞行控制系统的建模问题。对于光传飞行控制系统，它是飞行控制系统发展中较高级的阶段，和之前出现的简单飞行操纵系统、机械操纵系统、控制增稳系统、电传飞行控制系统相比，它不仅可有效地防御电磁干扰、雷电冲击、核爆辐射、消除各信号通道间的串扰，而口还可以极大地减轻飞机重量，增加飞机上的可用空间，同时这种方法可使光纤传输损耗低、频带宽。可以说，随着计算机技术和控制

3、理论的发展，飞行控制系统的1设计方法也发生了变化，从最初的经典控制方法，发展到了自适应控制、模糊控制、神经网络控制、容错控制等现代控制方法。飞行器结构的复杂化和种类的多样化注定了飞行控制系统必将成为现代控制理论研究的热点领域。除了光传飞行控制系统外，我对飞行控制系统的建模问题也产生了一些想法。通过建模方程，我们可以把一些抽象的问题用数学模型的方法表示出来，譬如，我们可以建立飞行器姿态测量系统，对飞机的姿态角、航向、转动角速度等使用专业仪器测量后，在多维坐标系中进行问题的分析和研究。又比如，飞机模型的线性化问题，我们可以采

4、用小扰动法将含有扰动运动参数与基准运动参数间差值的高阶小项略去，并同时在平衡点上利用泰勒级数对化简式进行展开并仅保留一次项，由此即可得到雅可比矩阵形式的线性化状态方程。通过对以上两个例子的分析，我有两点心得体会，一是要学会学以致用，将所学到的知识融会贯通，分类组合，只有这样，才能将看似复杂的问题简单化；其二，就是上面提到过的，大自然中的物理量，绝大部分是模拟量，然而如果我们想对事务进行深入的分析和研究的话，最好的办法还是将它们转化为数字量，其实也就是真实事物的建模问题。通过这场讲座，我除了对飞行控制系统有了一个大致的了解

5、外，还对飞行系统的故障诊断与容错控制方血有了更深入的了解。近几年，随着经济的快速发展，民航运载任务越來越重，民航飞机朝着大型、多载重方向发展，飞机系统的复杂性也在不断增加，故2障发牛的概率越来越大。几乎每年世界各地都会发生上百起飞行事故,造成众多的人员伤亡与财产损失，为此，我们不得不认真考虑飞行系统在工作之前的故障检测与容错控制问题。首先我们应该了解飞行系统可能发生的故障，它包括舵面故障、传感器故障、过程故障等。如此我们可以根据以上容易发生故障的部位检测故障发生的具体原因，并进而拿出具体的解决方案。飞控系统的故障诊断与容

6、错控制问题又包括以下五种：(1)基于多模型的故障诊断与容错控制、(2)基于非线性模型的故障诊断与容错控制、(3)基于智能控制方法的故障诊断与容错控制、(4)自修复控制问题、(5)空中交通系统容错控制。英中自修复控制问题是指利用飞机多操纵血(如可独立操纵的升降舵、方向舵、襟翼、襟副翼、鸭翼、尾翼、缝翼、减速板等)的功能冗余，或者利用多个可旋转的小喷气发动机的功能冗余，增加结构故障适应性，避免灾难事故的发牛，使出现结构损伤的飞行器仍可安全飞行或定轨，然而这项技术的实现在当今仍旧是技术难题。系统监控飞机的状态并辨识相关数据，这

7、些数据通常被飞行控制器用來综合控制指令。因此，飞行控制器的性能依赖于FDI系统提供的结果，反之亦然。这看上去并没有什么危害，但是我们必须了解到，当执行器和传感器发生故障后，二者之间的相互作用将产生负影响。此外，飞行控制器的鲁棒性能掩盖某些飞机故障，可能会使故障检测变得更加困难。同时,我们还血临着英他挑战，如主动容错与被动容错有机结合问题、飞控系统的复杂性和故障的多样性问题、飞控系统重构过程的动态性能改善问题,等等等等。这诸多的问题给我们的科研人员带来了巨大的压力，同时也给更加稳定、安全、高速的飞行系统的产生迎来了希槊。也

8、许过多地描述问题是一项很没有意义的工作，因为真止让大家看到前进与希望的是我们不懈的努力。听完这场讲座后，我自认学到了一些专业的知识，同时也领悟到一些思想与心灵的东西。无论是故障诊断还是容错控制的研究，都需要大量的人力物力，尽管正在努力的人很多，但是距离我们真正做出成就的时日依然尚远。也许我们真的应该仔细考虑品质与创新