基于神经网络观测器的飞控系统故障诊断与容错控制研究

发布时间：2020-12-16 00:01

　　航空飞行器作为一类典型的复杂工程系统,其控制系统具有非线性、动不稳定和强耦合等特征,同时在飞行过程中易受到外界扰动,发生执行器、传感器类型故障,不可避免的影响着飞行性能和飞行安全,因此对飞控系统进行故障诊断与容错控制具有相当重要的意义。本文在前人的研究基础上,以飞行控制系统为研究对象,分析系统可能出现的故障类型,考虑飞行过程中建模不确定性、非线性和外界干扰,基于观测器理论,设计了故障诊断与容错控制算法。具体工作内容如下:针对发生执行器故障的无人机飞控系统,考虑存在建模不确定性和外界干扰。首先基于神经网络技术和H_?技术,提出了基于神经网络观测器的故障诊断方法,有效估计出了故障。其次基于静态输出反馈设计了容错控制算法,补偿故障的影响。利用线性矩阵不等式(Linear matrix inequalities,LMI)工具箱求得算法的可行解。针对无人机非线性飞控系统,在外界扰动存在的情况下,提出了基于改进神经网络观测器的执行器故障诊断方法,改进了神经网络故障估计算法,其中神经网络的权值和中心值都可以在线更新,避免了参数选取的困难;同时有效处理了系统的非线性项。其次,设计了基于神经网络的容错控... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

控制系统故障按照故障发生部位的分类

图 1. 2 容错近年来，飞行控制系统的容错控制引起设计方法。按照对故障处理的方式，被动容错两种方法各有优缺点。被动容错控制指的是在的故障类型，控制器的结构是固定的，不随故冗余，具有一定的保守性。如果故障类型的先的子模块以获得故障信息，则可以设计主动容而使整个控制系统保持稳定，其控制系统框图是在解析冗余基础上发展的；2、依赖于故障诊情况下，控制性能有一定程度上的损失但仍然主要基于主动容错技术。可重构控制器 执参考输入控制器重构机制

制鲁棒参数空间性状态反馈图 1. 2 容错控制技术分类年来，飞行控制系统的容错控制引起了许多学者的关注，并相继提出。按照对故障处理的方式，被动容错和主动容错是最主要的两大类容各有优缺点。被动容错控制指的是在设计控制器的过程中，要充分考型，控制器的结构是固定的，不随故障的具体类型和大小而改变，通有一定的保守性。如果故障类型的先验知识已知，或者已经建立一个以获得故障信息，则可以设计主动容错方法构造容错控制器，及时调控制系统保持稳定，其控制系统框图如图 1.3 所示。因此主动容错控冗余基础上发展的；2、依赖于故障诊断算法且控制器是可重构的；控制性能有一定程度上的损失但仍然可以接受。本文所研究的飞行器主动容错技术。故障检测与诊断子系统控制器重构机制


本文编号：2919135