一種基于有限頻域飛行控制系統(tǒng)漸變故障的診斷設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于有限頻域飛行控制系統(tǒng)漸變故障的診斷設(shè)計(jì)方法，首先采集該飛行控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程。其次構(gòu)造誤差方程、增廣誤差方程以及故障診斷觀測(cè)器增益矩陣。然后根據(jù)采集到的該飛行控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程以及構(gòu)造的誤差方程、增廣誤差方程和故障診斷觀測(cè)器增益矩陣，得到一種離散時(shí)間飛行控制系統(tǒng)的故障診斷觀測(cè)器。利用該故障估計(jì)觀測(cè)器可對(duì)飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行故障估計(jì)。本發(fā)明基于漸變故障頻率范圍較低的特點(diǎn)，在外界高頻的擾動(dòng)下，針對(duì)飛行控制系統(tǒng)模型，設(shè)計(jì)了基于有限頻的多約束故障診斷觀測(cè)器，降低了傳統(tǒng)的在全頻域設(shè)計(jì)方法的保守性。
【專利說(shuō)明】一種基于有限頻域飛行控制系統(tǒng)漸變故障的診斷設(shè)計(jì)方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行控制系統(tǒng)故障診斷【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于有限頻域飛行控制系統(tǒng)漸變故障的診斷設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)家正在大力發(fā)展大飛機(jī)、近空間飛行器、直升機(jī)等各類先進(jìn)飛行器，對(duì)飛行控制系統(tǒng)可靠性的研究提出了迫切需求，這也為該方向的學(xué)科發(fā)展提供了很好的機(jī)遇。深入研究各類先進(jìn)飛行器控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯(cuò)控制的新方法和新技術(shù)，對(duì)于延長(zhǎng)飛行器的使用壽命，提升飛行器的安全性、可靠性，降低維護(hù)成本等方面具有重要意義，對(duì)于我國(guó)研發(fā)先進(jìn)飛行器的控制系統(tǒng)具有重要的參考價(jià)值。
[0003]以飛行控制系統(tǒng)為本發(fā)明的主要研究對(duì)象。對(duì)于飛行控制系統(tǒng)而言，穩(wěn)定性和可靠性的研究是非常重要的。飛行控制系統(tǒng)是飛行器的重要組成部分，對(duì)于飛行性能和安全性能起著異常重要的作用。目前很多設(shè)計(jì)方法是被動(dòng)容錯(cuò)控制，沒有包括故障檢測(cè)、分離和故障估計(jì)的環(huán)節(jié)，這就無(wú)法知曉故障發(fā)生的時(shí)間、部位以及故障幅值的大小。本發(fā)明給出的基于觀測(cè)器的故障診斷屬于主動(dòng)容錯(cuò)控制的范疇。在監(jiān)控系統(tǒng)中加入故障估計(jì)子系統(tǒng)，分離出故障的位置、大小及類型。與此同時(shí)，飛行控制系統(tǒng)的故障診斷作為目前還沒有深入研究的課題，可提高系統(tǒng)在故障下的恢復(fù)能力和生存能力。因此，研究飛行控制系統(tǒng)的可靠性與安全性具有深入研究的價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。
[0004]傳統(tǒng)的故障診斷方法主要是用來(lái)診斷突變的、幅值相對(duì)較大的故障。相比較于突變故障，漸變故障在早期一般具有幅值較小、變化緩慢的特點(diǎn)，故障信息很容易被系統(tǒng)中存在的各種干擾和噪聲淹沒，對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的影響難以察覺，隨著時(shí)間的變化會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成一定的影響，乃至?xí)a(chǎn)生嚴(yán)重的后果。由于漸變故障具有的這些特性，使得傳統(tǒng)的故障診斷方法難以應(yīng)用到漸變故障的早期診斷方法中，目前漸變故障的研究成果還很少。由于漸變故障發(fā)生時(shí)，具有變化緩慢、幅值較小等特點(diǎn)。而外界的噪聲、擾動(dòng)等不確定因素變化快，頻率較高，如不考慮實(shí)際系統(tǒng)中的故障和噪聲的特性，勢(shì)必會(huì)增加故障診斷觀測(cè)器的性能，降低其診斷的快速性和準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有故障、噪聲在全頻域范圍內(nèi)故障診斷觀測(cè)器具有較大保守性的不足，提供一種基于有限頻域分析飛行控制系統(tǒng)故障的診斷設(shè)計(jì)方法，可以進(jìn)一步提升故障估計(jì)的性能制，對(duì)飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行在線地故障估計(jì)。
[0006]本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題:
[0007]—種基于有限頻域分析飛行控制系統(tǒng)故障的診斷設(shè)計(jì)方法，
[0008]第一步:采集該飛行控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程:
[0009]第二部:構(gòu)造誤差方程、增廣誤差方程以及故障診斷觀測(cè)器增益矩陣:
[0010]第三步:根據(jù)采集到的該飛行控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程以及構(gòu)造的誤差方程、增廣誤差方程和故障診斷觀測(cè)器增益矩陣，得到一種離散時(shí)間飛行控制系統(tǒng)的故障診斷觀測(cè)器，該故障診斷觀測(cè)器具體如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于有限頻域飛行控制系統(tǒng)漸變故障的診斷設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟: 第一步:采集該飛行控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程； 第二步:構(gòu)造誤差方程、增廣誤差方程以及故障診斷觀測(cè)器增益矩陣: 第三步:根據(jù)采集到的該飛行控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程以及構(gòu)造的誤差方程、增廣誤差方程和故障診斷觀測(cè)器增益矩陣，得到一種離散時(shí)間飛行控制系統(tǒng)的故障診斷觀測(cè)器，該故障診斷觀測(cè)器具體如下:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于有限頻域飛行控制系統(tǒng)漸變故障的診斷設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述第二步中誤差方程的實(shí)現(xiàn)方法是:通過(guò)定義狀態(tài)估計(jì)誤差ex{k) = x{k)-^)故障估計(jì)誤差~(幻=/(幻-/⑷，輸出估計(jì)誤差= ㈨， 從而得到誤差方程:

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于有限頻域飛行控制系統(tǒng)漸變故障的診斷設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述第二步中增廣誤差方程的實(shí)現(xiàn)方法是:通過(guò)定義增廣誤差向量
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于有限頻域飛行控制系統(tǒng)漸變故障的診斷設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述第二步中故障診斷觀測(cè)器增益矩陣L和F通過(guò)求解如下的線性矩陣不等式獲取:對(duì)于給定的圓盤區(qū)域O，無(wú)窮范數(shù)H00性能指標(biāo)L、Y2和正的標(biāo)量e2、e 3，如果三個(gè)存在對(duì)稱正定矩陣巧、a、這，對(duì)稱矩陣巧、巧和矩陣歹、F滿足:
【文檔編號(hào)】G05B23/02GK103529830SQ201310541339
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】張柯, 姜斌, 夏靜萍, 徐錦法 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)