考虑拓扑故障的无人机编队容错控制方法研究 被引量：10

1

作者 马小山 董文瀚 李炳乾 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1084-1093,共10页

针对无人机编队在拓扑故障、舵面故障、执行器故障和不确定性情况下的控制问题,提出了一种编队容错控制方法。首先建立了编队运动模型和无人机运动模型;然后在拓扑故障检测方法的基础上,提出了拓扑故障重构优化算法,实现最小通信代价和... 针对无人机编队在拓扑故障、舵面故障、执行器故障和不确定性情况下的控制问题,提出了一种编队容错控制方法。首先建立了编队运动模型和无人机运动模型;然后在拓扑故障检测方法的基础上,提出了拓扑故障重构优化算法,实现最小通信代价和队形重构代价的编队拓扑故障重构优化;在反步容错控制方法的设计过程中,通过执行器故障辨识模块和辅助系统模块来对执行器故障和舵面故障进行估计和补偿,实现执行器故障、舵面故障和不确定性条件下的编队稳定飞行。仿真结果验证了所设计的拓扑故障下无人机编队反步容错控制方法的优越性。 展开更多

关键词 无人机编队 拓扑故障 舵面故障 执行器故障 拓扑故障重构优化算法 反步容错控制

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基于限制最小二乘估计的飞机舵面故障诊断方法 被引量：5

2

作者 苏浩秦 宋述杰 邓建华 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第9期1033-1035,共3页

飞机在空中飞行时,如果舵面出现故障,将会严重的影响飞机机动,重则坠毁,因此能够实时检测出故障,可以极大地提高飞机的生存性和机动性,基于限制最小二乘方法能够鲁棒的辨识出飞机舵面的故障情况,克服由于噪声和小激励带来辨识不准确的问... 飞机在空中飞行时,如果舵面出现故障,将会严重的影响飞机机动,重则坠毁,因此能够实时检测出故障,可以极大地提高飞机的生存性和机动性,基于限制最小二乘方法能够鲁棒的辨识出飞机舵面的故障情况,克服由于噪声和小激励带来辨识不准确的问题,是一种很好的飞机舵面故障检诊方法。 展开更多

关键词 限制最小二乘估计 故障诊断检测 舵面故障 飞机机动 生存性 机动性

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考虑执行器非线性的多操纵面飞机舵面故障容错控制 被引量：7

3

作者 朱鹏 董文瀚 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2019年第5期51-56,62,共7页

针对执行器含非线性约束的多操纵面飞机舵面故障问题,提出了一种基于神经网络补偿的模型参考自适应滑模容错控制器。首先,建立了存在执行器死区、齿隙等非线性约束的多操纵面飞机舵面故障模型,并根据其舵面冗余的特点,引入加权伪逆法实... 针对执行器含非线性约束的多操纵面飞机舵面故障问题,提出了一种基于神经网络补偿的模型参考自适应滑模容错控制器。首先,建立了存在执行器死区、齿隙等非线性约束的多操纵面飞机舵面故障模型,并根据其舵面冗余的特点,引入加权伪逆法实现了操纵面的控制分配;然后,设计误差向量对系统进行增广,并采用LQR方法获得了参考模型。在传统的模型参考积分滑模控制律基础上,分别设计自适应估计项对未知舵面故障与执行器非线性进行补偿,利用Lyapunov稳定性方法获得了参数自适应律并证明了误差系统的收敛性。仿真结果验证了控制方法的有效性。 展开更多

关键词 多操纵面飞机 执行器非线性 舵面故障 自适应滑模控制

原文传递

无人机舵面故障高阶滑模重构观测器设计及主动容错控制

4

作者 刘勇求 刘晓峰 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2024年第4期170-176,共7页

针对无人机舵面损伤故障容错问题,提出了基于二阶非奇异终端滑模重构观测器及主动容错设计方法。在分析舵面正常偏转运动学和动力学特性基础上,构建了无人机典型舵面故障非线性特性模型。提出无人机舵面故障的高阶滑模重构滑模观测器设... 针对无人机舵面损伤故障容错问题,提出了基于二阶非奇异终端滑模重构观测器及主动容错设计方法。在分析舵面正常偏转运动学和动力学特性基础上,构建了无人机典型舵面故障非线性特性模型。提出无人机舵面故障的高阶滑模重构滑模观测器设计方案;引入线性变换降维简化观测器设计程式;将终端滑模和非奇异终端滑模结合起来,实现滑模运动有限时间快速收敛;综合自适应律、线性矩阵不等式设计观测器系数矩阵,确保状态估计偏差有界稳定。提出集状态与故障重构于一体的主动容错控制方案,并通过仿真算例检验所提方案的有效性。 展开更多

关键词 舵面故障 二阶非奇异终端滑模 无人机 主动容错 观测器

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小型无人机舵面故障的控制重构设计 被引量：6

5

作者 李慎霞 方舟 李平 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第7期236-240,共5页

小型无人机一般采用单余度设计,舵面故障后重构控制只能根据系统解析冗余进行设计,传统辨识方法复杂而且往往不能满足无人机重构控制的实时性。对由于舵面故障多样性引起的无人机参数大范围跳变进行分析,采用基于线性模型的方法离线重... 小型无人机一般采用单余度设计,舵面故障后重构控制只能根据系统解析冗余进行设计,传统辨识方法复杂而且往往不能满足无人机重构控制的实时性。对由于舵面故障多样性引起的无人机参数大范围跳变进行分析,采用基于线性模型的方法离线重构控制器参数,实际飞行中在线自适应选择控制律,并针对存在大扰动的重构过程设计了动态补偿方案,保证无人机在故障发生后重构完成前的过渡过程的安全性。仿真实验表明,该方法能满足无人机舵面故障时控制律重构的实时性要求,保证过渡过程平稳,而且基于线性模型的控制器设计方法简便,工程实用性强。 展开更多

关键词 小型无人机 舵面故障 自适应控制

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基于滑模观测器的无人推力矢量飞机反步容错控制 被引量：3

6

作者 李炳乾 董文瀚 马小山 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期978-987,共10页

针对无人推力矢量飞机,设计了基于滑模观测器的反步容错控制。首先提出执行器故障模型,并将本体方程分为快、慢回路,建立包含不确定性、舵面故障和执行器故障的无人推力矢量飞机故障模型,然后设计包含高阶滑模观测器及不连续投影自适应... 针对无人推力矢量飞机,设计了基于滑模观测器的反步容错控制。首先提出执行器故障模型,并将本体方程分为快、慢回路,建立包含不确定性、舵面故障和执行器故障的无人推力矢量飞机故障模型,然后设计包含高阶滑模观测器及不连续投影自适应律的级联观测器实现补偿不确定性和舵面故障的状态估计,并通过滑模观测器实现故障辨识和故障参数估计,最后结合状态估计及故障参数实现包容不确定性,舵面故障和执行器故障的全局反步容错控制。大迎角机动仿真表明所提方法能够有效实现无人推力矢量飞机的全局容错控制。 展开更多

关键词 无人推力矢量飞机 执行器故障 舵面故障 级联观测器 滑模观测器 反步容错控制

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推力矢量飞机鲁棒故障检测与辨识和指令滤波容错控制系统设计 被引量：2

7

作者 李炳乾 钱坤 +1 位作者 严浩 王发威 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期529-539,共11页

针对推力矢量飞机(TVA)在超机动飞行中的舵面故障、执行器故障、参数摄动和外界干扰等问题,提出了一种鲁棒故障检测与辨识和指令滤波容错控制(RFDI–CFFTC)系统设计方法.首先针对TVA故障模型提出了一种基于多观测器的RFDI机制,通过引入... 针对推力矢量飞机(TVA)在超机动飞行中的舵面故障、执行器故障、参数摄动和外界干扰等问题,提出了一种鲁棒故障检测与辨识和指令滤波容错控制(RFDI–CFFTC)系统设计方法.首先针对TVA故障模型提出了一种基于多观测器的RFDI机制,通过引入自适应律和观测器来补偿参数摄动和外界干扰的影响,实现对舵面故障和执行器故障的准确检测与辨识,同时准确估计故障程度;然后在RFDI的基础上,设计了CFFTC容错控制律,实现包容舵面故障、执行器故障、参数摄动和外界干扰的TVA容错控制,同时改善了传统反步法中的“微分爆炸”问题;最后对RFDI–CFFTC系统的稳定性进行了证明.MATLAB/Simulink仿真验证了本文方法的有效性. 展开更多

关键词 推力矢量飞机 鲁棒故障检测与辨识和指令滤波容错控制 舵面故障 执行器故障 参数摄动 外界干扰

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飞翼布局无人机数学建模及容错控制 被引量：2

8

作者 林建欣 陈洁 《舰船电子工程》 2020年第6期43-46,73,共5页

随着飞翼布局无人机的广泛研究以及任务环境的日益复杂,针对于飞翼布局无人机进行容错控制逐渐成为其飞行控制的主要技术手段,论文根据建立的飞翼布局无人机数学模型,设置了舵面故障影响,给出了具有自适应性质的容错算法,并针对无人机... 随着飞翼布局无人机的广泛研究以及任务环境的日益复杂,针对于飞翼布局无人机进行容错控制逐渐成为其飞行控制的主要技术手段,论文根据建立的飞翼布局无人机数学模型,设置了舵面故障影响,给出了具有自适应性质的容错算法,并针对无人机横侧向运动进行了Matlab/Simulink仿真,实现了控制指令与响应的快速稳定,完成了对飞翼无人机的容错控制。 展开更多

关键词 飞翼布局 无人机 舵面故障 容错控制 仿真分析

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飞翼飞机新型操纵舵面故障效能影响分析 被引量：1

9

作者 丛斌 孟祥瑞 张迪 《战术导弹技术》 北大核心 2020年第2期29-33,共5页

飞翼飞机通常采用升降副翼与阻力式方向舵作为操纵舵面,此类舵面的操纵特性与常规舵面区别较大。为研究新型舵面故障情形对飞翼飞机操纵效能的影响,基于舵面的操纵耦合特性,采用可达力矩集方法分析了卡死、松浮、受损三类故障对三轴操... 飞翼飞机通常采用升降副翼与阻力式方向舵作为操纵舵面,此类舵面的操纵特性与常规舵面区别较大。为研究新型舵面故障情形对飞翼飞机操纵效能的影响,基于舵面的操纵耦合特性,采用可达力矩集方法分析了卡死、松浮、受损三类故障对三轴操纵效能影响,并对比总结了新型操纵面与常规操纵面故障情形对操纵效能影响的区别。研究结果表明,升降副翼故障对飞翼布局飞机的滚转和俯仰操纵能力产生较大的影响,升降副翼卡死故障对效能影响最大;阻力式方向舵发生故障后仍保留一定的偏航操纵能力,同时耦合效应会导致其对俯仰操纵能力产生显著影响;而松浮故障对偏航操纵能力的影响最大。 展开更多

关键词 飞翼飞机 多操纵面飞行器 舵面故障 操纵效能 操纵面 可达力矩集

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基于多模型的舵面故障诊断方法研究 被引量：1

10

作者 邵翥 华艺欣 石佳雨 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2020年第3期24-27,共4页

为了有效识别舵面破损带来的舵效减弱等问题,以IFSTA变稳飞机的非线性模型为基础,建立了合适的舵面故障模型库;利用卡尔曼滤波算法计算各故障模型的预测误差,使用多元高斯分布的概率密度公式计算各模型估计误差的概率密度;最终通过各模... 为了有效识别舵面破损带来的舵效减弱等问题,以IFSTA变稳飞机的非线性模型为基础,建立了合适的舵面故障模型库;利用卡尔曼滤波算法计算各故障模型的预测误差,使用多元高斯分布的概率密度公式计算各模型估计误差的概率密度;最终通过各模型的预测概率实现飞机舵面故障识别。仿真及试验表明,所提方法能够快速地将当前故障与故障库中的模型进行匹配,具有良好的故障诊断能力。 展开更多

关键词 舵面故障 故障诊断 多模型 人在环试验

原文传递

基于终端滑模技术的超机动飞行容错控制 被引量：1

11

作者 刘婷婷 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第9期112-117,共6页

针对推力矢量飞机超机动飞行过程中的参数摄动和舵面故障问题,提出了一种基于终端滑模的容错控制律设计方法。首先给出了推力矢量飞机的舵面故障模型,然后分别针对姿态角回路和角速度回路设计了终端滑模容错控制律,并引入投影自适应律... 针对推力矢量飞机超机动飞行过程中的参数摄动和舵面故障问题,提出了一种基于终端滑模的容错控制律设计方法。首先给出了推力矢量飞机的舵面故障模型,然后分别针对姿态角回路和角速度回路设计了终端滑模容错控制律,并引入投影自适应律对参数摄动和舵面故障进行估计和补偿,最终得到舵面偏转指令信号,并对系统进行Lyapunov稳定性分析。通过Matlab/Simulink对比仿真,验证了提出的容错控制律能够实现包容参数摄动和舵面故障的超机动飞行,且自适应律能够准确估计舵面故障。 展开更多

关键词 超机动飞行 参数摄动 舵面故障 终端滑模 投影自适应律

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基于e-σ-modification混合自适应律的鲁棒级联式侧滑飞行控制研究 被引量：1

12

作者 程鹏飞 吴成富 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期1844-1851,共8页

针对常规布局飞机舵面故障下的侧滑飞行控制问题,提出一种基于e-σ-modification混合自适应律的级联式侧滑飞行控制方法。在滚转角和偏航角速率响应时间远小于侧滑角响应的假设下,证明了侧滑角级联回路的稳定性并给出调节时间ts与PI参... 针对常规布局飞机舵面故障下的侧滑飞行控制问题,提出一种基于e-σ-modification混合自适应律的级联式侧滑飞行控制方法。在滚转角和偏航角速率响应时间远小于侧滑角响应的假设下,证明了侧滑角级联回路的稳定性并给出调节时间ts与PI参数的关系。在扰动或未建模舵动态下,针对相对阶等于1和大于1的滚转角和偏航角速率通道分别设计模型参考自适应控制器(model reference adaptive controller,MRAC)。利用李雅普诺夫方法证明了在e-σ-modification律下鲁棒自适应控制内环的有界稳定,并给出在e-modification律基础上能够进一步减小输出误差和控制参数误差界限的自适应增益选择方法。仿真验证表明在允许的舵偏范围内,该侧滑飞行控制方法不仅具有较满意的侧滑角保持和跟踪性能,而且能够有效减小上述误差界限,有效性得以验证。 展开更多

关键词 舵面故障 e-σ-modification混合自适应律 级联式侧滑飞行控制 鲁棒自适应控制 误差界限

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水下航行器X字型舵面故障分析与仿真

13

作者 高立娥 刘卫东 路尧 《计算机仿真》 CSCD 2008年第6期1-3,共3页

X字型舵水下航行器与十字型舵水下航行器相比,舵机系统具有功能冗余性。目前国内对舵机系统的故障诊断主要是针对十字型舵,而对于X字型舵的研究还比较少。针对上述情况,论文分析了X字型舵与十字型舵水下航行器舵面布局的差异以及X字型... X字型舵水下航行器与十字型舵水下航行器相比,舵机系统具有功能冗余性。目前国内对舵机系统的故障诊断主要是针对十字型舵,而对于X字型舵的研究还比较少。针对上述情况,论文分析了X字型舵与十字型舵水下航行器舵面布局的差异以及X字型舵水下航行器流体动力特性,建立了X字型舵水下航行器力及力矩模型,研究了X字型舵在舵面故障情况下动力特性的改变,给出了X字型舵舵面损伤时横滚角的动态变化。仿真结果表明,X字型舵水下航行器在舵面损伤时横滚角趋于发散,通过设置合适的观测器,就能检出该故障,对进一步研究X字型舵水下航行器的故障诊断具有重要的作用。 展开更多

关键词 舵 舵面故障 流体力

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AUV舵面故障的直接自修复控制

14

作者 柳其亮 徐德民 《鱼雷技术》 2010年第2期132-135,共4页

为了提高水下航行器(AUV)控制系统的可靠性,提出了基于模型跟随法的直接自修复控制方案,通过寻找故障发生后立即产生作用且与故障的具体信息无关的直接自修复控制规律,使故障AUV迅速恢复正常工作状态。该方案无需故障辨识就可以实现多... 为了提高水下航行器(AUV)控制系统的可靠性,提出了基于模型跟随法的直接自修复控制方案,通过寻找故障发生后立即产生作用且与故障的具体信息无关的直接自修复控制规律,使故障AUV迅速恢复正常工作状态。该方案无需故障辨识就可以实现多个舵面故障的完全自修复,在AUV无故障时对其性能没有任何损失,并对扰动有良好的纠偏能力。上述特点和结论均得到了数学上的严格论证和仿真结果的有效支持。 展开更多

关键词 自主式水下航行器(AUV) 直接自修复 舵面故障 多故障

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超声速炮射飞行器控制面故障数值诊断方法

15

作者 余奕甫 王兵 +1 位作者 王强 金鑫 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第9期25-28,41,共5页

针对鸭式布局炮射超声速飞行器飞行试验的发射、巡航过程中出现的翼、舵损坏严重的问题,对全模型飞行试验状态下的空间流场进行数值模拟并对损坏部件局部流场结构进行分析,数值模拟的结果表明:当来流Mach数Ma=5时,在三种海拔高度下,小... 针对鸭式布局炮射超声速飞行器飞行试验的发射、巡航过程中出现的翼、舵损坏严重的问题,对全模型飞行试验状态下的空间流场进行数值模拟并对损坏部件局部流场结构进行分析,数值模拟的结果表明:当来流Mach数Ma=5时,在三种海拔高度下,小攻角状态弹体头部产生的强激波是鸭翼损坏的直接因素,助推器前缘位置激波是尾舵损坏的直接因素,控制面结构前后巨大的静压差导致了舵机结构的破坏。通过对试验攻角工况下弹体局部流场流动参数的分析,得出翼、舵损坏的气动影响因素,为气动布局的改进提出了合理的建议。 展开更多

关键词 超声速炮射飞行器 翼面故障 舵面故障 流动结构 数值诊断

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积分滑模控制在飞艇舵面故障中的应用

16

作者 邓永亮 吴梅 王志峰 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2012年第2期151-154,共4页

针对飞艇运动姿态的小扰动模型,利用极点配置方法设计了积分滑模控制器。对飞艇"×"型舵面出现的故障,给出了期望的特征根,并选择合适的特征向量来构造积分滑模面。给出了一种快速的趋近律形式,并证明了其稳定性。仿真结... 针对飞艇运动姿态的小扰动模型,利用极点配置方法设计了积分滑模控制器。对飞艇"×"型舵面出现的故障,给出了期望的特征根,并选择合适的特征向量来构造积分滑模面。给出了一种快速的趋近律形式,并证明了其稳定性。仿真结果表明,与PD控制器相比,积分滑模控制器能使飞艇的运动姿态保持良好。 展开更多

关键词 极点配置 特征向量 积分滑模 舵面故障

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考虑预设性能约束的运输机姿态容错控制

17

作者 朱鹏 赵仁厚 +2 位作者 周媛 路欢 岳付昌 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2021年第1期46-53,共8页

针对运输机舵面故障情况下的姿态容错控制问题,提出了一种考虑预设性能约束的自适应指令滤波增量反步(Adaptive Command-filtered Incremental Backstepping,ACFIBS)容错控制器。首先,构造运输机故障模型,在反步控制设计结构下,通过构... 针对运输机舵面故障情况下的姿态容错控制问题,提出了一种考虑预设性能约束的自适应指令滤波增量反步(Adaptive Command-filtered Incremental Backstepping,ACFIBS)容错控制器。首先,构造运输机故障模型,在反步控制设计结构下,通过构造预设性能函数,保证外回路姿态角跟踪误差的动态性能。然后,考虑舵机偏转速率和幅值限制,引入受限指令滤波器和补偿信号,综合考虑气动参数不确定性,采用增量方法设计反步内环控制律。在此基础上,进一步考虑舵面故障情况,引入自适应方法及低通滤波器改进增量反步控制器。最后,通过理论推导和仿真试验验证了控制方法的有效性。仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的容错性能,在不同舵面故障条件下均可实现对指令信号的预设性能跟踪,且在参数摄动情况下具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 容错控制 舵面故障 不确定性 执行器非线性

原文传递

基于多模型的飞行控制律重构仿真设计

18

作者 耿宏 刘晓荣 《计算机测量与控制》 北大核心 2013年第12期3264-3267,共4页

针对飞行控制安全问题,基于多模型自适应控制理论,进行飞行控制律重构仿真设计,利用某机型气动导数建立飞机非线性模型,提取线性模型,针对几种典型舵面故障,建立系统故障线性模型,离线设计重构控制律,采用PID经典控制方法设计控制律构型... 针对飞行控制安全问题,基于多模型自适应控制理论,进行飞行控制律重构仿真设计,利用某机型气动导数建立飞机非线性模型,提取线性模型,针对几种典型舵面故障,建立系统故障线性模型,离线设计重构控制律,采用PID经典控制方法设计控制律构型,针对PID控制参数传统整定方法难以获得理想效果而又费时的缺点,利用MATLAB优化工具确定控制律参数,并设计在线切换函数,通过仿真表明,提出的重构方案具有良好的容错效果,可以明显提高飞机的安全性能。 展开更多

关键词 多模型 舵面故障 重构控制 切换函数

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一种舵面故障导弹控制分配优化方法

19

作者 包振洲 陈洁卿 +1 位作者 孙瑞胜 祝刚 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期562-568,共7页

该文研究了一种多操纵面导弹舵面故障情况下的控制分配优化设计方法,建立了相应的控制分配优化模型。针对由于多组基底效率相同产生的控制分配结果的跳变问题,基于基排序思想提出了一种基底选择方法。通过与传统分配方法的分配结果进行... 该文研究了一种多操纵面导弹舵面故障情况下的控制分配优化设计方法,建立了相应的控制分配优化模型。针对由于多组基底效率相同产生的控制分配结果的跳变问题,基于基排序思想提出了一种基底选择方法。通过与传统分配方法的分配结果进行比较,验证了该文方法的有效性和灵活性。该文结果可为导弹的容错控制提供基础。 展开更多

关键词 控制分配 基排序法 舵面故障 优化设计

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人在环条件下的控制重新分配研究

20

作者 邵翥 陈天红 《科技创新与应用》 2020年第7期68-69,72,共3页

文章基于IFSTA变稳飞机的非线性模型,提出了对于可控故障的舵面控制重新分配方法。本方法根据故障诊断信息,在预置的解决方案中选择合适的方案,利用可操纵的剩余舵面为飞机提供控制力和力矩,减弱故障对飞行性能和品质的影响。文章进行... 文章基于IFSTA变稳飞机的非线性模型,提出了对于可控故障的舵面控制重新分配方法。本方法根据故障诊断信息,在预置的解决方案中选择合适的方案,利用可操纵的剩余舵面为飞机提供控制力和力矩,减弱故障对飞行性能和品质的影响。文章进行了数值模拟及人在环试验,试验表明控制重新分配算法在复杂操纵和人在回路环境下也能发挥良好的效果。 展开更多

关键词 舵面故障 控制重新分配 人在环试验

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