【摘 要】
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由于民航客机在飞行的过程中将面临复杂多变的外部空间环境,各种不利因素将不同程度影响飞行控制系统的可靠性与稳定性,导致各类运行风险甚至引发严重的飞行灾难。因此,基于现有飞行控制系统与外部空间环境特征,探讨分析科学有效的系统故障重构机制能显著提升控制系统的性能,提高飞机飞行的安全水平。本文针对含有有界干扰输入的飞行控制系统进行传感器故障检测研究。通过对输出信号进行非奇异线性变换,将传感器故障等效转化为
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由于民航客机在飞行的过程中将面临复杂多变的外部空间环境,各种不利因素将不同程度影响飞行控制系统的可靠性与稳定性,导致各类运行风险甚至引发严重的飞行灾难。因此,基于现有飞行控制系统与外部空间环境特征,探讨分析科学有效的系统故障重构机制能显著提升控制系统的性能,提高飞机飞行的安全水平。本文针对含有有界干扰输入的飞行控制系统进行传感器故障检测研究。通过对输出信号进行非奇异线性变换,将传感器故障等效转化为执行器故障,提出对干扰具有鲁棒性、对故障具有敏感性的残差生成方法,设计滑模观测器完成残差的计算分析,对传感器可能出现的故障风险进行预计和监测,从而获得比较可靠的故障信号,以此为依据对其信号进行重构从而提供系统的可靠性。仿真结果证明了所提方法的有效性。此外,针对满足Lipschitz条件的非线性飞行控制系统,探讨分析基于滑模观测器的执行器和传感器同时发生故障的鲁棒重构问题。借助线性变化矩阵与后置滤波器完成系统的增维处理,并结合H_?控制设计构建鲁棒滑模观测器的增益矩阵,将所需研究的问题转化为基于线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)约束条件的多目标凸优化问题。并且将自适应律引入滑模观测器的增益矩阵中,确保状态估计误差渐近稳定,在此基础上给出传感器与执行器故障的优化重构算法。最后通过仿真实验对算法的有效性进行检验。本文还针对满足Lipschitz条件并且存在执行器故障与外部扰动问题的飞行控制系统,结合相关科学理论和实践经验构建一种以比例微分(Proportion Differentiation,PD)型迭代学习观测器技术理念为基础的全新故障重构体系。根据线性矩阵不等式的计算结果确定该上述迭代学习观测器的架构方式,同时结合Lyapunov稳定性理论从理论层面对本设计的稳定性条件进行分析论述。结果表明,本设计表现出良好的鲁棒性能指标,实现了测量噪声、随机扰动等因素共存条件下的故障重构并且进一步提升了重构结果的精确性。而仿真实验的结果也充分肯定了本方法的科学性与有效性。
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