一种方向舵舵面失效下的飞机横航向容错控制与重构方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种方向舵舵面失效下的飞机横航向容错控制与重构方法，设计飞机横航向容错控制器，通过飞机的标称模型和方向舵舵面失效模型，计算最优控制律，以在存在外部干扰的情况下稳定飞机。然后，利用四重神经网络对所有可能的失效程度估计该最优控制律。当发生方向舵舵面失效时，能够实现飞机的平稳运行。本发明专利技术提出了一种方向舵舵面失效下的飞机横航向容错控制与重构系统，在不失一般性的情况下，基于存在故障检测与隔离模块、切换机制和飞控系统，引入飞机横航向容错控制器，以在存在外部干扰的情况下稳定飞机。在外部干扰的情况下稳定飞机。在外部干扰的情况下稳定飞机。

【技术实现步骤摘要】
一种方向舵舵面失效下的飞机横航向容错控制与重构方法及系统


[0001]本专利技术属于飞行控制领域，尤其是一种方向舵舵面失效下的飞机横航向容错控制与重构方法及系统。

技术介绍

[0002]采用多操纵舵面布置并且横航向上有大偏转阻力的方向舵控制的飞机，方向舵舵面失效的概率较高。而飞行控制系统需要在发生方向舵故障后能够重新配置。针对方向舵舵面失效，需要分析飞机的方向舵舵面失效模型。由于具有多操纵面，采用动态反转飞行控制律的飞机具有控制分配模块，通过对该模块进行修改，实现了其在上述方向舵故障时的飞机横航向飞行容错控制以及系统重构配置。在方向舵舵面故障程度有限、飞行质量水平下降的情况下，飞机采用基于所提出的容错控制与重构系统的飞行控制方法，能够保证飞行安全，完成一定的飞行作战任务。
[0003]从控制理论的角度来看，检测和控制称为故障的不希望的变化，对飞机系统的安全性起着至关重要的作用。故障可能发生在控制系统的所有部分，如致动器、传感器和设备结构。有两种主要的容错控制与重构方法，即被动容错控制与重构和主动容错控制与重构。在被动容错控制与重构方法中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方向舵舵面失效下的飞机横航向容错控制与重构方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立飞机无方向舵舵面失效的标称线性化模型和方向舵舵面失效状态下的飞机横向运动模型；(2)基于飞机无方向舵舵面失效的标称线性化模型和方向舵舵面失效状态下的飞机横向运动模型设计扰动观测器的主动容错控制律，利用所述扰动观测器测量的真实扰动，使用黎卡提方程和正则矩阵方程计算估计扰动，使得估计扰动与扰动观测器测量获得的真实扰动之间的误差在预设范围内，得到飞机正常状况的主动容错控制律；之后使用四重神经网络来求解各个方向舵舵面失效程度下主动容错控制律的参数，最终获得完整的主动容错控制律；(3)当发生方向舵舵面失效时，飞机的液压致动器失去压力，故障检测与隔离模块发送信号给致动器切换模块和主动容错控制律，所述主动容错控制律计算所需的控制输入，致动器切换模块收到信号后切换到电动液压致动器并将所需的控制输入传给电动液压致动器，电动液压致动器提供所需的控制输入。2.根据权利要求1所述的方向舵舵面失效下的飞机横航向容错控制与重构方法，其特征在于，步骤(1)中，建立的飞机无方向舵舵面失效的标称线性化模型，具体为：式中，x＝[β,ρ,r,φ]，其中φ和ρ分别为横摇角和横滚角速率，r为偏航角速率，β为侧滑角；u
H
＝[δ
aH
,δ
rH
]
T
是分别由副翼和方向舵中的液压致动器给出的控制输入矢量构成的矩阵，δ
aH
为副翼液压致动器给出的控制输入矢量；δ
rH
为方向舵中的液压致动器给出的控制输入矢量；f(t)表示外部扰动；式(1)中的系统矩阵定义为：C＝[0 0 0 1]
D＝[0 0 0 1]式中，其中I
x
、I
z
和I
zx
分别是x轴、z轴上的力矩和(x,z)轴上的力矩乘积；u0为飞机的初始控制输入；m是飞机的质量；g0是重力常数；θ0为参考爬升角；N
r
、N
β
和N
p
分别为三个稳定轴上的偏航力矩；L
r
、L
β
和L
p
分别为三个稳定轴上的滚转力矩；Y
r
、Y
β
和Y
p
分别是三个稳定轴上的侧向气动力；和是方向舵和副翼提供的偏航力矩；和是方向舵和副翼提供的侧向气动力。3.根据权利要求2所述的方向舵舵面失效下的飞机横航向容错控制与重构方法，其特征在于，步骤(1)中，建立飞机方向舵舵面失效模型为：其中，μ∈[0,1]表示垂直尾翼损坏程度，u
E

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贞报，童春铭，唐勇，王满，赵闻，党庆庆，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：