考虑完好性监测的无人机飞行控制系统稳定性分析
发布时间：2021-11-21 02:01
以无人机飞行控制系统为代表的天地大回路控制系统为对象,用马尔科夫过程分别描述导航系统故障过程和完好性监测过程,在保持闭环系统随机稳定性的前提下,讨论了系统噪声与完好性监测延迟时间的关系,给出了一种确定完好性检测延迟时间范围的搜索算法,并进行了仿真验证。
【文章来源】：科技导报. 2019,37(13)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
最大告警时间搜索算法流程图Fig.1MaxTTAsearchalogrithmflowtˉ的搜索策略为在给定的组合（Di，Ej）下
科技导报2019，37（13）www.kjdb.org选择Qkj=1，k∈S={1,2}，i∈R={1,2}。系统初始稳定，在（0≤D≤0.35，0≤E≤0.15）的范围内进行搜索，设定D正方向上步长为0.05，E正方向上步长为0.03。对tˉ的搜索为每次系统稳定性发生变化后，搜索步长变为现有步长的十分之一。仿真结果如图2所示。图2系统噪声与完好性监测告警时间关系Fig.2RelationbetweensystemnoiseandTTA表1稳定区域边界数据Table1Dataofstabilityregion图2左侧为稳定区域边界的三维图，可以看出使系统稳定的区域呈类似四面体的形状。右侧为三维图中（D，E）平面的等高线图，原点处为最高点。仿真得到tˉ边界的具体数据如表1所示。从中可以看出，系统的稳定区域位于原点附近的区域。随着D、E的增大，即系统所处的噪声环境越来越恶劣，tˉ的上限逐渐变校这说明为了保持系统稳定，对完好性监测的快速性提出了更高的要求。7.2稳定性验证如果某系统的噪声情况是D=0.1，E=0.06，则从上面已经得到的稳定区域可以看出，为保持系统稳定，完好性监测告警时间的允许范围是：0≤tˉ≤0.29。如果选取tˉ=0.2，根据定理2，可得4个Pki结果如图3所示。可见结果都大于零并且稳定有界，说明该完好性监测告警时间标准的选择保持了系统稳定。如果完好性监测告警时间超过了限制，选为tˉ=0.80，仿真可得Pki（图4）。Pki呈发散状态，说明完好性监测告警时间选择不当造成系统不稳定。8结论将带马尔科夫参数的控制系统模型思想应用于考虑完好性监测的天地大回路控制系统，给出了在保持系统均方指数稳定的前提下，在不同的系统噪声环境中，确定
科技导报2019，37（13）www.kjdb.org选择Qkj=1，k∈S={1,2}，i∈R={1,2}。系统初始稳定，在（0≤D≤0.35，0≤E≤0.15）的范围内进行搜索，设定D正方向上步长为0.05，E正方向上步长为0.03。对tˉ的搜索为每次系统稳定性发生变化后，搜索步长变为现有步长的十分之一。仿真结果如图2所示。图2系统噪声与完好性监测告警时间关系Fig.2RelationbetweensystemnoiseandTTA表1稳定区域边界数据Table1Dataofstabilityregion图2左侧为稳定区域边界的三维图，可以看出使系统稳定的区域呈类似四面体的形状。右侧为三维图中（D，E）平面的等高线图，原点处为最高点。仿真得到tˉ边界的具体数据如表1所示。从中可以看出，系统的稳定区域位于原点附近的区域。随着D、E的增大，即系统所处的噪声环境越来越恶劣，tˉ的上限逐渐变校这说明为了保持系统稳定，对完好性监测的快速性提出了更高的要求。7.2稳定性验证如果某系统的噪声情况是D=0.1，E=0.06，则从上面已经得到的稳定区域可以看出，为保持系统稳定，完好性监测告警时间的允许范围是：0≤tˉ≤0.29。如果选取tˉ=0.2，根据定理2，可得4个Pki结果如图3所示。可见结果都大于零并且稳定有界，说明该完好性监测告警时间标准的选择保持了系统稳定。如果完好性监测告警时间超过了限制，选为tˉ=0.80，仿真可得Pki（图4）。Pki呈发散状态，说明完好性监测告警时间选择不当造成系统不稳定。8结论将带马尔科夫参数的控制系统模型思想应用于考虑完好性监测的天地大回路控制系统，给出了在保持系统均方指数稳定的前提下，在不同的系统噪声环境中，确定
【参考文献】：
期刊论文
[1]海基JPALS系统完好性技术分析[J]. 汤卫红. 现代导航. 2016(06)
[2]无人机研究现状及发展趋势[J]. 胡中华,赵敏. 航空科学技术. 2009(04)
[3]带马尔科夫参数的容错控制系统中系统噪声与故障诊断检测延迟时间的关系[J]. 高飞,张洪钺. 航天控制. 2004(06)
博士论文
[1]GNSS完好性监测体系及辅助性能增强技术研究[D]. 苏先礼.上海交通大学 2013
[2]卫星导航用户端自主完好性监测理论问题研究[D]. 杨传森.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]无人机自主航迹规划与地面测控技术研究[D]. 沈自然.南京航空航天大学 2011
本文编号：3508535
【文章来源】：科技导报. 2019,37(13)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
最大告警时间搜索算法流程图Fig.1MaxTTAsearchalogrithmflowtˉ的搜索策略为在给定的组合（Di，Ej）下
科技导报2019，37（13）www.kjdb.org选择Qkj=1，k∈S={1,2}，i∈R={1,2}。系统初始稳定，在（0≤D≤0.35，0≤E≤0.15）的范围内进行搜索，设定D正方向上步长为0.05，E正方向上步长为0.03。对tˉ的搜索为每次系统稳定性发生变化后，搜索步长变为现有步长的十分之一。仿真结果如图2所示。图2系统噪声与完好性监测告警时间关系Fig.2RelationbetweensystemnoiseandTTA表1稳定区域边界数据Table1Dataofstabilityregion图2左侧为稳定区域边界的三维图，可以看出使系统稳定的区域呈类似四面体的形状。右侧为三维图中（D，E）平面的等高线图，原点处为最高点。仿真得到tˉ边界的具体数据如表1所示。从中可以看出，系统的稳定区域位于原点附近的区域。随着D、E的增大，即系统所处的噪声环境越来越恶劣，tˉ的上限逐渐变校这说明为了保持系统稳定，对完好性监测的快速性提出了更高的要求。7.2稳定性验证如果某系统的噪声情况是D=0.1，E=0.06，则从上面已经得到的稳定区域可以看出，为保持系统稳定，完好性监测告警时间的允许范围是：0≤tˉ≤0.29。如果选取tˉ=0.2，根据定理2，可得4个Pki结果如图3所示。可见结果都大于零并且稳定有界，说明该完好性监测告警时间标准的选择保持了系统稳定。如果完好性监测告警时间超过了限制，选为tˉ=0.80，仿真可得Pki（图4）。Pki呈发散状态，说明完好性监测告警时间选择不当造成系统不稳定。8结论将带马尔科夫参数的控制系统模型思想应用于考虑完好性监测的天地大回路控制系统，给出了在保持系统均方指数稳定的前提下，在不同的系统噪声环境中，确定
科技导报2019，37（13）www.kjdb.org选择Qkj=1，k∈S={1,2}，i∈R={1,2}。系统初始稳定，在（0≤D≤0.35，0≤E≤0.15）的范围内进行搜索，设定D正方向上步长为0.05，E正方向上步长为0.03。对tˉ的搜索为每次系统稳定性发生变化后，搜索步长变为现有步长的十分之一。仿真结果如图2所示。图2系统噪声与完好性监测告警时间关系Fig.2RelationbetweensystemnoiseandTTA表1稳定区域边界数据Table1Dataofstabilityregion图2左侧为稳定区域边界的三维图，可以看出使系统稳定的区域呈类似四面体的形状。右侧为三维图中（D，E）平面的等高线图，原点处为最高点。仿真得到tˉ边界的具体数据如表1所示。从中可以看出，系统的稳定区域位于原点附近的区域。随着D、E的增大，即系统所处的噪声环境越来越恶劣，tˉ的上限逐渐变校这说明为了保持系统稳定，对完好性监测的快速性提出了更高的要求。7.2稳定性验证如果某系统的噪声情况是D=0.1，E=0.06，则从上面已经得到的稳定区域可以看出，为保持系统稳定，完好性监测告警时间的允许范围是：0≤tˉ≤0.29。如果选取tˉ=0.2，根据定理2，可得4个Pki结果如图3所示。可见结果都大于零并且稳定有界，说明该完好性监测告警时间标准的选择保持了系统稳定。如果完好性监测告警时间超过了限制，选为tˉ=0.80，仿真可得Pki（图4）。Pki呈发散状态，说明完好性监测告警时间选择不当造成系统不稳定。8结论将带马尔科夫参数的控制系统模型思想应用于考虑完好性监测的天地大回路控制系统，给出了在保持系统均方指数稳定的前提下，在不同的系统噪声环境中，确定
【参考文献】：
期刊论文
[1]海基JPALS系统完好性技术分析[J]. 汤卫红. 现代导航. 2016(06)
[2]无人机研究现状及发展趋势[J]. 胡中华,赵敏. 航空科学技术. 2009(04)
[3]带马尔科夫参数的容错控制系统中系统噪声与故障诊断检测延迟时间的关系[J]. 高飞,张洪钺. 航天控制. 2004(06)
博士论文
[1]GNSS完好性监测体系及辅助性能增强技术研究[D]. 苏先礼.上海交通大学 2013
[2]卫星导航用户端自主完好性监测理论问题研究[D]. 杨传森.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]无人机自主航迹规划与地面测控技术研究[D]. 沈自然.南京航空航天大学 2011
本文编号：3508535
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