[发明专利]三自由度直升机系统故障估计观测器及容错控制方法

说明书

技术领域

本发明属于直升机容错控制技术领域，具体涉及一种三自由度直升机系统故障估计观测器及容错控制方法。

背景技术

直升机是一种以动力装置驱动的旋翼作为主要升力和推进力来源，能垂直起落及前后、左右飞行的旋翼航空器。相比较于固定翼飞行器，直升机本身有其一些独有的特点，比如直升机可以做低空、低速和机头方向不变的机动飞行，尤其可在非常小面积场地垂直起降。直升机的这些特点使得其不仅在军事方面有广泛的应用，而且在民用方面也日益普及。直升机飞行控制系统是直升机的重要组成部分，对于直升机的飞行性能和安全性能起着异常重要的作用。目前，随着世界各国对高性能直升机的迫切需求，直升机飞行控制系统的重要性日益受到重视。同时，直升机在飞行过程中不可避免的会受到外界干扰、输入噪声，以及直升机自身气动特性变化，甚至执行器、传感器或元部件故障等因素影响直接影响直升机飞行性能和安全性能。因此，研究直升机系统的可靠性与安全性具有十分重要的实际意义和研究价值。

基于自适应观测器的故障估计的一个显著特点是在系统发生故障时，通过自适应观测器能够将系统的状态向量和发生的故障同时估计出来，尤其适用于很多状态向量不完全可测量的系统。但是，自适应观测器需要满足严格正实条件，同时它也不能很好地处理输出存在扰动的不确定性系统。经过研究发现，并不是所有的系统均可适用自适应观测器进行故障估计，它是具有特定的适用范围，即严格正实条件。由于三自由度直升机系统平台仅有三个角度（升降角、俯仰角和航向角）可测量，它们的角速率不可测量，也就是误差动态方程中矩阵（A、E、C）不满足严格正实条件，目前常用的自适应观测器不适用此系统。因此如何在保留自适应观测器能够将状态向量和发生的故障同时估计出来优点的情况下，拓宽它的适用范围还有待进一步研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有自适应观测器无法应用于三自由度直升机系统的不足，提供一种三自由度直升机系统故障估计观测器及容错控制方法，可以放松自适应观测器需要苛刻的严格正实条件的限制，对三自由度直升机系统进行实时在线地故障估计，进而可根据故障估计结果对故障所造成的系统影响进行补偿控制。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种三自由度直升机系统故障估计观测器，所述故障估计观测器为全阶故障估计观测器，具体如下：