【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞行控制
,特别涉及一种基于期望模式扩展的多模型飞行控制系统故障诊断方法、故障诊断装置及飞行控制系统。
技术介绍
从八十年代初开始,自修复飞行控制作为ー项新的故障处理方法引起越来越广泛的重视,而其中ー个重要方面就是故障检测和诊断系统。自主式故障诊断系统的发展,不仅能为自修复控制提供保障,实现在线重构控制,而且能给地面维护人员提供飞机状况的各种信息,对地勤的工作提供有效的帮助。因此,在现代飞机飞行中,快速准确的自主式故障诊断方法能大大提高飞机飞控系统的可靠性、可维护性、生存性并降低全寿命费用。当前常用的故障检测和诊断方法主要包括滤波器方法、状态观测器方法、多模型方法、故障树分析、专家系统、神经网络等,其中前三者都需要建立系统模型,后三者不需要 具体模型。在飞行控制系统中,可以建立飞机动力学和运动学模型,而且为了实现重构控制,需要明确故障类型、故障位置和故障大小,而故障树分析、专家系统、神经网络等方法无法完全达到这些要求。因此在飞行控制系统中,常用的诊断方法为滤波器方法、状态观测器方法、多模型方法。滤波器和观测器方法都是需要构造被控对象的过程模型,通过比较构造的过程模型输出值与实际系统测量值来产生残差,从中提取故障特征,然后根据检验规则判断是否发生故障。其中滤波器方法主要包括卡尔曼滤波器(KF)和扩展卡尔曼滤波器(EKF),卡尔曼滤波器是是ー种递推的状态估计算法,它采用的是状态空间模型,在白噪声情况下能很好地跟踪系统的状态。对于非线性系统,可引入扩展卡尔曼滤波(Extended KalmanFilter,EKF)方法。而基于观测器的方法不 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于期望模式扩展的多模型飞行控制系统故障诊断方法,其特征在于,包括 统计飞行控制系统的各种故障并建立对应的多个单故障模型,根据所述多个单故障模型建立基本模型集; 预测当前时刻的所述多个故障模型的概率,根据所述基本模型集以及所述当前时刻预测概率最大的前多个故障模型得到所述预设数目个期望模型,将所述预设数目个期望模型组合,建立期望模型集; 组合所述基本模型集和所述期望模型集得到当前时刻模型集,并根据当前时刻模型集更新概率转移矩阵; 对当前时刻模型集中的每个故障模型进行滤波和概率更新;以及对所述故障模型的概率设置概率阈值,并将所述当前时刻模型集中的每个所述故障模型的概率与所述概率阈值进行比较,如果所述故障模型的概率大于或等于所述概率阈值,则判断所述飞行控制系统发生所述故障模型对应的故障。2.如权利要求I所述的基于期望模式扩展的多模型飞行控制系统故障诊断方法,其特征在于,所述基本模型集由飞行控制系统的各种单故障模型组成,包括操作舵面故障模型、作动器故障模型和传感器故障模型。3.如权利要求I所述的基于期望模式扩展的多模型飞行控制系统故障诊断方法,其特征在于,所述预测当前时刻的所述多个故障模型的概率进一步包括根据上一时刻模型的概率以及上一时刻模型集的概率转移矩阵预测当前时刻的所述多个故障模型的概率。4.如权利要求I所述的基于期望模式扩展的多模型飞行控制系统故障诊断方法,其特征在于,所述根据当前时刻模型集更新概率转移矩阵进一步包括 根据实际系统故障模式间的关系,绘制所述基本模型集的状态转换图,得到所述基本模型集的状态转换关系,设定所述基本模型集的概率转移矩阵的预设值; 绘制当前时刻模型集的状态转换关系,并在基本模型集的概率转移矩阵基础上计算得到当前时刻模型集的概率转移矩阵。5.如权利要求I所述的基于期望模式扩展的多模型飞行控制系统故障诊断方法,其特征在于,所述根据所述基本模型集以及所述当前时刻预测概率最大的前多个基本故障模型得到所述预设数目个期望模型,将所述预设数目个期望模型组合,建立期望模型集进一步包括 根据所需所述期望模型的个数确定所述基本模型集的子模型集个数; 在所述基本模型集中选取所述当前时刻模型的概率最大的前多个模型组合得到预设数目的模型集,组合所述模型集得到预设数目的子模型集序列; 将所述子模型集序列中每一个子模型集的模型组合得到一个期望模型,由所述期望模型得到所述期望模型集。6.如权利要求I所述的基于期望模式扩展的多模型飞行控制系统故障诊断方法,其特征在于,所述对当前时刻模型集中的每个故障模型进行滤波和概率更新进一步包括 在每个时刻由所述基本模型集和所述期望模型组合得到所述当前时刻模型集后,对所述当前时刻故障模型集中的每个故障模型分别进行滤波得到状态估计和残差,并对所述故障模型的概率进行更新。7.如权利要求I所述的基于期望模式扩展的多模型飞行控制系统故障诊断方法,其特征在于,对所述当前时刻故障模型集中的每个故障模型分别进行滤波得到状态估计和残差,并对所述故障模型的概率进行更新,进一步包括 根据上一时刻模型的滤波器的所述状态估计和协方差输出值,初始化所述当前时刻模型对应的滤波器的所述状态估计和所述协方差,并预测所述当前时刻模型的概率; 根据卡尔曼滤波过程,分别对所述当前时刻模型更新所述状态估计和所述协方差,并计算所述残差和残差协方差; 根据贝叶斯后验概率准则计算所述当前时刻模型的概率。8.一种基于期望模式扩展的多模型飞行控制系统故障诊断装置,其特征在于,包括 基本模型集建立模块,所述基本模型集建立模块用于统计飞行控制系统的各种故障并建立对应的多个单故障模型,并根据所述多个单故障模型建立基本模型集; 期望模型集建立模块,所述期望模型集建立模块用于预测当前时刻的所述多个故障模型的概率,根据所述基本模型集以及所述当前时刻预测概率最大的前多个故障模型得到所述预设数目个期望模型,将所述预设数目个期望模型组合,建立期望模型集; 当前时刻模型集建立模块,所述当前时刻模型集建立模块用于组合所述基本模型集和所述期望模型集得到当前时刻模型集,并根据当前时刻模型集更新概率转移矩阵;...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。