[发明专利]一种近空间飞行器非高斯发动机的自修复控制方法

权利要求书

1.一种近空间飞行器非高斯发动机的自修复控制方法，包括如下步骤：首先针对近空间飞行器发动机特性建立控制系统模型，依据对发动机尾焰参数的统计特性用线性径向基神经网络差值生成尾焰非高斯PDF，然后针对于时间轴依次同可能性发生在执行器上的多种类型故障设计发动机系统的故障诊断观测器估计故障值，最后在考虑参数不确定性的条件下设计发动机保性能预测自修复控制器；其特征在于，所述针对近空间飞行器发动机特性建立的控制系统模型简化为二阶系统形式：

其中，是系数，ψ₀是阀门控制输入，ψ是阀门开度输出，是阀门开合速度，是阀门开合加速度；

发动机的泵和阀门均是由电机驱动，同时考虑二者及二者的互相影响，转化为状态方程得下式，

其中，L_ψ，V_ψ是阀门的位置和速度函数，k是离散采样时刻,ψ₁和ψ₂是泵和阀门的控制输入，a₁₁，a₁₂，a₂₁，a₂₂为状态矩阵系数b₁₁，b₁₂，b₂₁，b₂₂为控制输入矩阵系数；

令：

x＝[L_ψ V_ψ]^T，u＝[ψ₁ ψ₂]^T，

简化后的方程为：

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)。

2.根据权利要求1所述的一种近空间飞行器非高斯发动机的自修复控制方法，其特征在于：所述用线性径向基神经网络差值生成尾焰非高斯PDF过程中，取R₁(y)，...，R_n(y)为径向基函数，y为尾焰物理参数的测量值，ω₁(k),...,ω_n(k)为权值函数。

3.根据权利要求1所述的一种近空间飞行器非高斯发动机的自修复控制方法，其特征在于：所述于时间轴依次可能性发生在执行器上的多种类型故障包括微小故障f₁(k)，间歇故障f₂(k)和阶跃故障f₃(k)，以及这三者相加组成的跳变永久故障f₁(k)+f₂(k)+f₃(k)；四种故障的组合构成组合故障f_com(k)，表达式如下：

微小故障和间歇故障的定义如下：

||f₁(k)/x(k)||≤10％

其中，x(k)为阀门速度和位置组合成的状态向量函数，||·||是二阶范数；

带有两个故障窗口的间歇故障定义如下：

其中，和是非零常值，k₁，k₂，k₃，k₄是离散时间点。

4.根据权利要求1所述的一种近空间飞行器非高斯发动机的自修复控制方法，其特征在于：所述发动机系统的故障诊断观测器设计如下：

其中是诊断观测器的状态向量，为离散状态向量的导数观测值，为权值向量观测值，γ(y,u(k))为尾焰概率密度函数，为尾焰概率密度函数观测值，u(k)为控制输入向量，h_i(ξ(k))为模糊隶属度函数，ξ(k)为预设前提变量函数，A_i为状态参数矩阵，B_i为输入参数矩阵，C_i为输入参数矩阵，D_i为权值参数矩阵，R_i(y)和L_i(y)为径向基函数向量，y为直接采集到的尾焰物理参数，是不确定矩阵，维度与状态参数矩阵相同，ε(k)是残差，σ(y)是在[a,b]上预先定义的权值矩阵，Γ_1i,Γ_2i是预先定义的适维矩阵，为组合故障的观测值，为离散条件下组合故障当前采样时刻前一时刻的观测值。

5.根据权利要求1所述的一种近空间飞行器非高斯发动机的自修复控制方法，其特征在于：所述发动机保性能预测自修复控制器如下：

其中，u(k)为控制输入向量，和是保性能调节参数矩阵，是模型预测参数矩阵，是一个等效不确定项，是与发动机状态和输入有关的函数，h_i(ξ(k))为模糊隶属度函数，ξ(k)为预设前提变量，u(k-1)为控制输入向量前一个采样时刻的值，q为模糊工作模态个数。