[发明专利]一种飞行控制系统故障诊断方法

说明书

本发明涉及一种飞行控制系统的故障诊断方法，属于飞行控制系统的故障诊断技术领域。该方法包括以下步骤：步骤1)确定飞行控制系统的组成及连接结构；步骤2)确定分布式飞行控制计算机结构及余度配置；步骤3)确定飞行器对象模型；步骤4)根据步骤3)确定的对象模型设计执行机构及机载传感系统的模型故障观测器，识别典型故障；步骤5)根据分布式飞行控制计算机结构，在各个分布式单元内配置相应的模型故障观测器；步骤6)根据硬件余度和模型故障观测器进行飞行控制系统的故障诊断；步骤7)测试系统的故障诊断效果并优化系统结构。本方法可以实现对飞行控制系统中飞行控制计算机、机载传感系统以及执行机构的故障诊断。

技术领域

本发明涉及一种飞行控制系统故障诊断方法，属于飞行控制系统的故障诊断技术领域。

背景技术

飞行控制系统的可靠性和安全性一直是航空飞行器的重要研究方向，飞行控制系统包括飞行控制计算机、执行机构以及机载传感器系统。其中飞行控制计算机的工作职责是完成无人机的飞行控制任务并对机载设备进行管理和调度，实现资源共享以及数据信息的融合，是空中和地面指挥系统的联系枢纽。目前，无人机的任务数量和复杂度增加、传感器多数据融合以及飞行范围和性能边界增大等对飞行控制计算机可靠性和安全性提出了更高的要求。

分布式飞行控制计算机中的各个功能单元独立分开，各部分运行不同的功能程序，将复杂的飞行控制和通信任务进行分离。余度技术可以通过在设计中使用多个相同的功能单元和模块，接受相同的信息，通过余度表决和检测来获取单元的工作状态。

执行机构和传感器故障属于飞行控制计算机外部故障，飞行控制计算机对执行机构的输出控制和传感器信息接收由飞行控制计算机内部对外接口完成，目前使用的传统单一故障观测器有着故障诊断覆盖率不足的问题，执行机构和传感器故障检测无法与飞行控制计算机外部接口故障分离，继而无法对飞行控制计算机的内部故障进行检测和隔离。

发明内容

针对故障诊断覆盖率不足的缺陷，本发明提出了一种飞行控制系统故障诊断方法，可以有效进行飞行控制系统中的飞行控制计算机、执行机构和传感器的故障诊断，解决了传统单一故障观测器无法诊断计算机内部故障的不足，提高了飞行控制系统的故障诊断覆盖率和可靠性。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种飞行控制系统故障诊断方法，包括以下步骤：

步骤1)确定飞行控制系统的组成结构，包含分布式飞行控制计算机、执行机构、机载传感系统以及系统连接结构；

步骤2)确定分布式飞行控制计算机结构及余度配置；

步骤3)确定飞行器对象模型；

步骤4)根据步骤3)确定的对象模型设计执行机构及机载传感系统的模型故障观测器，识别典型横偏差故障、渐变故障及突变故障；

步骤5)根据分布式飞行控制计算机结构，在各个分布式单元内配置相应的模型故障观测器；

步骤6)根据硬件余度和模型故障观测器进行故障诊断；

步骤7)测试系统的故障诊断效果并优化系统结构。

步骤2)中所述分布式飞行控制计算机采用分布式结构，包括三余度中央处理单元、双余度串行通信单元、双余度模拟量接口单元和双余度开关量接口单元，三余度中央处理单元、双余度串行通信单元、双余度模拟量接口单元和双余度开关量接口单元分别与内部总线双向连接；其中,三余度中央处理单元进行整个飞行控制系统的控制律解算、实现外围设备的管理；双余度串行通信单元负责与外部串行设备通信；双余度模拟量接口单元负责采集模拟量信息及输出模拟量控制信息；双余度开关量单元负责采集设备状态及输出设备控制信息。

步骤4)中所述故障观测器，其输入为执行机构控制数据和机载传感数据，其输出为故障诊断结果，包括故障类型及故障估计值。