基于線性參數(shù)變化模型的直升機故障診斷研究.pdf

1、直升機飛行控制系統(tǒng)是直升機的重要組成部分,對于直升機的飛行性能和安全性起著非常重要的作用。直升機在飛行過程中會不可避免地會受到外界擾動、執(zhí)行機構(gòu)故障等不確定性因素影響。這些不確定性因素會直接影響直升機的飛行性能和安全性能,嚴重時可能會導致飛行事故。因此研究直升機飛行控制系統(tǒng)故障診斷與容錯控制具有重要意義。在直升機正常情況下能保證其具有最優(yōu)的性能指標;在直升機執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生故障時,仍然具有一定的穩(wěn)定性能并可以繼續(xù)執(zhí)行飛行任務并安全返航。為此

2、,本文以直升機為研究對象,以線性矩陣不等式(LinearMatrixInequalities,LMIs)方法為基礎,利用線性參數(shù)變化(LinearParameter-Varying,LPV)技術(shù),對直升機LPV控制系統(tǒng)進行故障診斷與容錯控制問題研究。
　　 首先,介紹了故障診斷和容錯控制的發(fā)展和現(xiàn)狀,闡述并提出基于LPV模型的直升機故障診斷問題。接著介紹了直升機運動的基礎知識,分析并建立了執(zhí)行器故障模型；同時,概述了LPV系統(tǒng)理

3、論和研究方法,并給出了LPV系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制器的設計方法,為后續(xù)的故障診斷與容錯控制研究建立基礎。
　　 其次,針對一類LPV控制系統(tǒng)的執(zhí)行器故障,提出了一種基于自適應觀測器的故障診斷設計方法。采用LPV凸多面體結(jié)構(gòu)設計自適應觀測器,并將參數(shù)的求解轉(zhuǎn)化為LMIs約束下的凸優(yōu)化問題。同時,將方法與采用經(jīng)典自適應估計算法設計進行比較,仿真結(jié)果表明提出的算法可以快速、有效地診斷并估計出執(zhí)行器定值和時變故障。
　　 再次,在故障

4、診斷的基礎上,利用故障估計信息,提出了基于動態(tài)輸出反饋的容錯控制器設計方法以恢復系統(tǒng)性能。該控制器不僅能夠?qū)τ诠收袭a(chǎn)生的影響進行有效補償,而且可以使故障補償后殘差具有魯棒H∞性能。
　　 然后,將本文所提基于LPV系統(tǒng)的自適應故障診斷方法推廣到一類具有外部擾動不確定控制系統(tǒng)。為了降低擾動對故障估計的影響,引入魯棒H∞性能來設計LPV自適應觀測器和故障估計算法。仿真結(jié)果表明所提算法能夠有效抑制外部擾動對故障估計的影響。