【技术实现步骤摘要】
本申请属于飞控系统设计，特别涉及一种四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法及装置。
技术介绍
1、迎角信号表征了飞机相对于气流方向的角度差，向飞控系统及飞行员提供了飞机当前姿态和飞行状态信息。在电传飞控系统中，迎角信号广泛应用于控制增稳、失速告警、飞行性能优化等对飞控系统具有重要意义的功能中。
2、通过应用电传飞控系统，新一代高性能飞机全面提升了飞行的功能、性能，但也带来了系统自身安全性与可靠性的挑战。现代大型与先进飞机为了满足高可靠性、高安全性指标要求，对迎角等关键信号多数采用四余度配置并采取适当的监控及表决设计，以保证信号的可用性和完整性，提高系统安全性与可靠性。
3、跨通道排序比较监控是目前电传飞控系统中工程应用较为广泛的监控策略，但现有的比较监控算法存在奇异分离故障的监控盲区，对于四余度迎角信号来说，当有两个通道的信号错误且差值在监控阀值门限内时，会发生奇异分离故障，导致四余度信号全部丧失。这极大制约了四余度信号的可用性，进而降低了整个飞控系统的任务可靠性。同时考虑到飞机大气系统的安装特点，迎角信号传感器往往成对安装在飞机中轴线两侧，当一侧受到干扰时极容易发生奇异分离故障。
4、现阶段解决四余度奇异分离故障的一种思路是引入自监控，通过硬件、软/硬件组合手段，依靠传感器的内部监控器(电压/电流监控、频率监控等)提供附加“证据”来判定故障通道，但自监控的手段故障检测率只有90％～95％，且需要额外的硬件设计开支，因此需要考虑设计一种高可靠、高精度、低延迟、低成本的监控手段作为四余度迎角信
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本申请提供了一种四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法及装置，实现对故障信号的准确定位与隔离，提高四余度迎角信号的可用性。
2、本申请第一方面提供了一种四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法，主要包括：
3、步骤s1、对四余度迎角信号进行监控，确定是否发生奇异分离故障；
4、步骤s2、当四余度迎角信号发生奇异分离故障后，通过迎角信号积分初值、角速率信号、法向过载信号、地速信号，基于预设的解析模型运算获得迎角信号的模型解析值；
5、步骤s3、将四余度迎角信号分别与所述模型解析值进行比较，对超出模型监控阈值门限的信号通道进行瞬态故障计数，当所有信号均未超出模型监控阈值门限，对所有通道进行瞬态故障计数；
6、步骤s4、判断在监控到四余度迎角信号发生奇异分离故障时间段内，是否存在瞬态故障计数超出时延门限的信号通道，若不存在，则重新进行四余度迎角信号的奇异分离故障监控；若存在，则将瞬态故障计数超出时延门限的信号通道判为永久故障。
7、优选的是，步骤s1进一步包括：
8、步骤s11、对当拍的四余度迎角信号进行排序，分为最大值s1、次大值s2、次小值s3、最小值s4；
9、步骤s12、分别计算排序后两两相邻信号间的差值，并设定比较监控阀值门限l，当|s1-s2|＜l且|s2-s3|＞l且|s3-s4|＜l时，判定发生四余度迎角信号奇异分离故障，其中l为比较监控阀值门限。
10、优选的是，步骤s2中，所述预设的解析模型为：
11、
12、其中，αn为发生奇异分离故障后第n拍的迎角信号模型解析值；αn-1为发生奇异分离故障后第n-1拍的迎角信号模型解析值；n≥2，且第一拍的初值α1＝α0，α0为发生奇异分离故障前的迎角信号初值；qn为发生奇异分离故障后第n拍的角速率信号；nzn为发生奇异分离故障后第n拍的法向过载信号；vn为发生奇异分离故障后第n拍的地速信号；t为实时数字控制系统小帧运行周期时间。
13、优选的是，发生奇异分离故障前的迎角信号初值被设置为奇异分离故障发生前四余度迎角信号次大值与次小值的均值。
14、优选的是，步骤s3进一步包括：
15、步骤s31、分别计算各通道迎角信号与模型解析值的差值绝对值，得到δ1＝|s1－αn|，δ2＝|s2－αn|，δ3＝|s3－αn|，δ4＝|s4－αn|；
16、步骤s32、当所述差值绝对值大于模型监控阈值门限d时，对应的信号通道进行瞬态故障计数器递增；当所有差值绝对值均未超过所述模型监控阈值门限时，对所有通道进行瞬态故障计数器递增。
17、优选的是，所述模型监控阈值门限d被设置为d＝k(l/2)，其中，l为设定的比较监控阀值门限，k为增益。
18、本申请第二方面提供了一种四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控装置，包括：
19、奇异分离故障判定模块，用于对四余度迎角信号进行监控，确定是否发生奇异分离故障；
20、迎角信号重构模块，用于当四余度迎角信号发生奇异分离故障后，通过迎角信号积分初值、角速率信号、法向过载信号、地速信号，基于预设的解析模型运算获得迎角信号的模型解析值；
21、瞬态故障计数模块，用于将四余度迎角信号分别与所述模型解析值进行比较，对超出模型监控阈值门限的信号通道进行瞬态故障计数，当所有信号均未超出模型监控阈值门限，对所有通道进行瞬态故障计数；
22、永久故障判定模块，用于判断在监控到四余度迎角信号发生奇异分离故障时间段内，是否存在瞬态故障计数超出时延门限的信号通道，若不存在，则重新进行四余度迎角信号的奇异分离故障监控；若存在，则将瞬态故障计数超出时延门限的信号通道判为永久故障。
23、优选的是，所述奇异分离故障判定模块包括：
24、四余度迎角信号进行排序单元，用于对当拍的四余度迎角信号进行排序，分为最大值s1、次大值s2、次小值s3、最小值s4；
25、差值比较单元，用于分别计算排序后两两相邻信号间的差值，并设定比较监控阀值门限l，当|s1-s2|＜l且|s2-s3|＞l且|s3-s4|＜l时，判定发生四余度迎角信号奇异分离故障，其中l为比较监控阀值门限。
26、优选的是，在所述迎角信号重构模块中，所述预设的解析模型为：
27、
28、其中，αn为发生奇异分离故障后第n拍的迎角信号模型解析值；αn-1为发生奇异分离故障后第n-1拍的迎角信号模型解析值；n≥2，且第一拍的初值α1＝α0，α0为发生奇异分离故障前的迎角信号初值；qn为发生奇异分离故障后第n拍的角速率信号；nzn为发生奇异分离故障后第n拍的法向过载信号；vn为发生奇异分离故障后第n拍的地速信号；t为实时数字控制系统小帧运行周期时间。
29、优选的是，所述瞬态故障计数模块包括：
30、绝对值计算单元，用于分别计算各通道迎角信号与模型解析值的差值绝对值，得到δ1＝|s1－αn|，δ2＝|s2－αn|，δ3＝|s3－αn|，δ4＝|s4－αn|；
31、计数器递增控制单元，用于当所述差值绝对值大于模型监控阈值门限d时，对应的信号通道进行瞬态故障计数器递增；当所有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：
3.如权利要求1所述的四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法，其特征在于，步骤S2中，所述预设的解析模型为：
4.如权利要求3所述的四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法，其特征在于，发生奇异分离故障前的迎角信号初值被设置为奇异分离故障发生前四余度迎角信号次大值与次小值的均值。
5.如权利要求1所述的四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：
6.如权利要求5所述的四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法，其特征在于，所述模型监控阈值门限D被设置为D＝K(L/2)，其中，L为设定的比较监控阀值门限，K为增益。
7.一种四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控装置，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述的四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控装置，其特征在于，所述奇异分离故障判定模块包括：
10.如权利要求7所述的四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控装置，其特征在于，所述瞬态故障计数模块包括：
...【技术特征摘要】
1.一种四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法，其特征在于，步骤s1进一步包括：
3.如权利要求1所述的四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法，其特征在于，步骤s2中，所述预设的解析模型为：
4.如权利要求3所述的四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法，其特征在于，发生奇异分离故障前的迎角信号初值被设置为奇异分离故障发生前四余度迎角信号次大值与次小值的均值。
5.如权利要求1所述的四余度迎角信号奇异分离故障的模型监控方法，其特征在于，步骤s3进一步包括：
6.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：常家攀，巩磊，潘志翔，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：
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