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飞行控制系统作为飞行器的核心子系统,其健康状态对飞行任务的完成有重要影响。本文将电路建模仿真与响应近似建模方法相结合,开展了基于组件健康状态的行为建模方法研究,并以可重复使用运载器(RLV)为例进行了健康仿真应用研究。首先,设计了从组件级电路建模仿真到系统级健康仿真的总体研究框架,在此基础上以舵机系统为例,进行了舵机组件的健康模式表的设计,开展了基于电路建模的组件级健康仿真方法研究。然后采用BP神经网络建立了舵机的健康行为模型,进行了组件级健康行为建模方法及其有效性验证等研究工作。最后,以RLV再入控制的理论模型为基础,将舵机健康行为模型和飞行器机理模型结合起来构建了系统健康仿真模型,进行健康仿真和健康状态评估的初步探索。论文的主要研究成果包括: (1)论文提出了一种面向健康状态分析的组件级电路仿真建模方法。该方法以舵机为例,从组件电路原理分析入手,通过建立反应组件电路各器件健康状态的健康模式表,利用专业电路仿真软件获取组件级健康仿真数据库,解决了面向健康仿真的组件级建模需求,为健康行为建模奠定了基础。 (2)论文提出了一种包含可变健康影响参数的行为建模方法,用以解决电路仿真模型和数学仿真模型之间的模型接口一致性问题。以组件级健康行为近似模型为基础,针对健康仿真需求,分类设计不同健康模式下的健康影响参数,并将此影响参数引入 BP神经网络训练样本中,实现了包含可变健康影响参数的行为建模。该模型既解决了不同仿真平台的接口一致性问题,又为模拟组件级任意器件的健康行为仿真提供了保证。 (3)基于 RLV再入控制问题,开展了健康行为机理建模方法的应用研究。在电路仿真建模和健康行为建模的基础上,建立了RLV飞控系统行为机理仿真模型,结合组件不同健康模式进行了健康仿真分析和初步评估。验证了论文提出的从组件到系统的建模仿真以及健康研究方法的可行性。