基于扩张观测器的舰载机故障在线检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于扩张观测器的舰载机故障在线检测方法，通过推导舰载机纵向和横航向线化小扰动方程，建立系统的扩张状态观测器，使得舰载机在发生系统故障时，仍然提供可靠的状态估计，并通过状态量的阈值限制在线检测关键故障。该方法相较于现有的基于数据和基于智能算法的故障检测方法，时效性更强，可以在线检测故障和报警，同时算法更简单稳定；相较于传统状态观测器，扩张观测器对于非线性和时变的系统仍然是有效的，同时可靠的状态估计使得飞控系统具有一定的容错性。使得飞控系统具有一定的容错性。使得飞控系统具有一定的容错性。

【技术实现步骤摘要】
基于扩张观测器的舰载机故障在线检测方法


[0001]本专利技术涉及飞行器控制与信息工程领域，更具体地说，涉及一种基于扩张观测器的舰载机故障在线检测方法，通过在飞控系统接入一个扩张观测器模块和故障检测模块，可以在飞行时在线检测故障和报警，并通过反馈可靠的状态估计代替相应传感器故障为飞控系统提供一定的容错性，其算法简单，可靠性高，时效性强。

技术介绍

[0002]舰载机是指舰载固定翼有人驾驶战斗机，由于海上工作环境复杂，舰载机在空中飞行时，会受到大气紊流，阵风等扰动的影响，很容易发生故障，着舰过程本身就因为环境扰动因素多变需要控制很多的状态变量，同时对控制精度的标准比较严格，导致风险机率高，是事故频发阶段。舰载机的故障在线检测方法研究，是研究舰载机的故障状态和容错控制技术的前提。
[0003]本专利技术提出的基于扩张观测器的舰载机故障在线检测方法是故障诊断方法的一种，在分类上属于基于状态估计的解析模型方法。该方法主要通过估计或重构被控对象的状态向量，并与可测变量比较，构建残差，再依据某些统计检验方法，从残差信息中分离出故障信息，判断系统是否本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于扩张观测器的舰载机故障在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：以定直平飞状态为基准状态，基于小扰动假设，建立舰载机纵向小扰动运动方程组，变换成矩阵标准形式，得到状态空间方程；第二步：建立舰载机的飞行控制模块，将舰载机的实际飞行状态输入所述飞行控制模块，得到舰载机达到期望状态所需要的操纵指令，并作为状态空间方程的控制输入，实现对舰载机的控制；第三步：基于所述状态空间方程，选取状态变量，定义舰载机总扰动作为扩张的状态变量，构建扩张状态空间方程；假设参数表示的观测器增益矩阵，为所述扩张状态空间方程设置包含输出反馈的扩张状态观测器；第四步：将所述扩张状态观测器的特征方程的极点配置到复平面的左半平面，即极点均含有负实根，对比所述扩张状态观测器的特征方程和期望特征方程，令同类项系数相等，求得所述扩张状态观测器的增益矩阵；第五步：建立评价函数和故障检测模块，所述评价函数用于计算机载传感器输出和扩张状态观测器的输出的误差累计量，所述故障检测模块通过设置各状态量的合理误差阈值，基于所述评价函数给出的结果判别是否发生故障；如果判定发生故障，则隔离故障的状态量，以所述扩张状态观测器输出的状态量代替传递给飞行控制模块。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三步具体为：选取状态变量：x＝[x
1 x
2 x
3 x
4 x5]
T
，x1＝Δu，x2＝w，x3＝q，x4＝Δθ，x5＝f，其中Δu是定直平飞的轴向扰动速度，w为法向扰动速度，q为俯仰角速度，Δθ为扰动俯仰角，f是舰载机系统受到的扰动；扩张状态空间方程为：其中，
E＝[0 0 0 0 1]
T
C＝[1 1 1 1 1]其中，u＝[δt δe δlef δtef δsa]
T
，δt为油门偏转量，δe为升降舵偏转量，δlef为前缘襟翼偏转量，δtef为后缘襟翼偏转量，δsa为联动副翼偏转量，X
u
为轴向力对轴向扰动速度Δu的导数，X
w
为轴向力对法向扰动速度w的导数，X
q
为轴向力对俯仰角速度q的导数，X
δt
为轴向力对油门偏振量δt的导数，X
δe
为轴向力对升降舵偏转量δe的导数，X
δlef
为轴向力对前缘襟翼偏转量δlef的导数，X
δtef
为轴向力对后缘襟翼偏转量δtef的导数，X
δsa
为轴向力对联动副翼偏转量δsa的导数，Z
u
为法向力对轴向扰动速度Δu的导数，Z
w
为法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道春，姜运，邵浩原，姚卓尔，屠展，王治华，王维军，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：