飞机在外界大气环境下控制系统故障检测.pdf

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1、第33卷第06期计算机仿真2016年6月文章编号：1006—9348(2016)06—0076—05飞机在外界大气环境下控制系统故障检测张君1，李魁1’2，王灵草1(1．北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191；2．北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191)摘要：在飞机飞行控制故障检测中，空速和攻角是完成飞行控制的重要参数，正确性直接影响飞机的飞行安全。大气数据系统故障检测常采用多系统硬件冗余和系统建模解析冗余的方法，而硬件冗余增加了硬件成本与系统复杂度，解析冗余需要将待检测的空速和攻角作为量测估计飞机状态，故障信息会导致空速和攻角的估计偏差影响检

2、测可靠性。针对上述问题，提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的空速和攻角估计方法，根据飞行动力学与控制原理进行建模，利用机载导航系统和飞机固有的模型参数完成飞机的空速和攻角估计，并分辨出大气数据系统的故障数据。上述方法不需要增加新的硬件设备，也不需要空速和攻角作量测，是一种经济可靠的故障检测方法。仿真结果显示，提出的故障检测方法能够对大气数据系统空速和攻角的故障进行有效检测。关键词：大气数据；故障检测；扩展卡尔曼滤波；仿真中图分类号：V271．4文献标识码：BFaultDetectionofFlightControlSysteminAtmosphericEnvironmentZHA

3、NGJunl，LIKuil．一，WANGLing—ca01(1．SchoolofInstrumentationScienceandOpto—electronicsEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China；2．SchoolofElectronicandInformationEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China)ABSTRACT：Airspeedandansleofattack(AOA)aleimportantparametersfortheaircraftf

4、lightcontrolsystem，andtheaccuracyisnecessaryforflightsafety．Airdatasystem(ADS)faultdetectionalgorithmconsistsofmulti—systemhardwareredundancyandsystemmodelinganalyticalredundancy．Hardwareredundancymethodsincreasethecostofhardwareandcomplexityofsystem．Traditionalanalyticalredundancymethodsd

5、ependonairspeedandAOAwhichneeddetection，andmeasurementswithfaultusedtoestimatetheflightstateleadtoestimationbias．Inthepa-per。ADSfaultdetectionalgorithmWasproposedbasedonextendedKalfflanfilter(EKF)．Withairplaneflightdy-namicsmodelandcontroltheory，observableon—boardnavigationsystemsandaircra

6、ftinherentmodelparameterswereusedtoestimateairspeedandAOandtelltheerroroutput．Thealgorithmisaneconomicandreliablemethod，whichdoesnotIlSenewhardwareequipment，neitherusesoutputofADSasmeasurements．SimulationresultsshowthatairspeedandAOAfaultdetectionoftheADScanberealizedwiththeproposedmethod．

7、KEYWORDS：Airdata；Faultdetection；ExternKalmanfilter(EKF)；Simulation1引言民航飞机在航行过程中，必须控制飞机的空速和攻角在一定范围内才能保证飞行过程的安全⋯。空速和攻角信息基金项目：国家自然科学基金(L142200032)；中国工程科技中长期发展战略研究(2014一zcq一叭)收稿日期：2015—07—22修回日期：2015—09-08—76一由飞机大气数据系统提供，而直接安装在飞机表面的传感器受风场紊流、高空低温等复杂外界大气环境因素的影响，有可能导