[发明专利]一种基于FlexRay总线的在线模型自适应校正方法

说明书

本发明公开一种基于FlexRay总线的在线模型自适应校正方法,属于飞行控制系统故障诊断与控制。该方法基于无人机的气动参数针对飞行控制系统进行建模和分析，以FlexRay总线实现在线模型、飞机真实状态信息及飞行控制与管理任务之间的通信，根据得到的系统残差估计和评价系统故障状态。在通过定周期时间和残差阈值联合表决的条件下利用自适应参考模型对解析模型进行实时对比和修正。本发明能够突破传统方法的离线性局限，充分考虑和利用传感器信息的反馈作用，引入状态反馈满足系统对闭环控制的要求，减小模型的不确定性误差，提高飞行控制系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种基于FlexRay(内部网络单元通信协议)总线的在线模型自适应校正方法,属于飞行控制系统故障诊断与控制。

背景技术

飞行控制系统的机载传感器需要准确获取飞行参数(如位置、姿态、角速率、迎角和过载等)以更好地实现容错控制。一方面，通过增加硬件冗余的途径提高系统可靠性，但也同时增加了成本和复杂性；另一方面，由于系统中多个传感器之间具有内在一致性，增加系统模型解析余度减少系统部件中的应用数目也可以提高容错能力，因此利用实时校正调节方法修正系统模型的解析信息以减小不确定性误差对于提高飞行控制系统的可靠性具有重要意义。飞行气动参数具有一定的不确定性，意味着飞行控制系统在正常运行时不仅需要考虑模型时变性，还要考虑针对系统模型的干扰等不确定性因素进行实时校正以实现系统鲁棒性和故障灵敏性的要求。在基于解析模型的估计中需要考虑不同的过程结构，也随之产生了多种系统检测方法，包括参数估计法，观测器法及基于一致性方程的方法等。传统的方法大多在系统离线条件下进行研究，缺少对传感器信息反馈作用的充分考虑和利用，导致所设计的控制参数在噪声干扰下的可靠性和稳定性不够。采用单一的校正方法(只依赖于固定周期或残差)并不能同时解决系统故障的虚警和漏检问题。

发明内容

为了减小飞行控制系统解析模型在参数辨识过程中的不确定性误差，本发明提出了一种基于FlexRay总线的在线模型自适应校正方法，提高了系统的实时性和可靠性。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种基于FlexRay总线的在线模型自适应校正方法，包括如下步骤：

(1)建立FlexRay总线通道及三余度CPU单元之间的通信协议机制；

(2)基于气动参数进行飞机模型辨识，根据系统状态量进行故障特性模拟；

(3)采用双重联合表决-自适应参考模型校正方法；

(4)根据简化模型参数引入自适应参考模型调节律对系统进行重构控制，修正解析模型误差。

步骤(1)中所述FlexRay总线通道总数为40个，每个通道的序号为数据一帧的ID识别号，有效载荷长度为32位。

所述FlexRay总线收发数据的周期为5ms。

步骤(2)所述故障特性模拟如下：

其中：y(t)表示传感器输出的实际值，y_c(t)表示输出的期望值，e(t)表示输出值偏差。

步骤(3)中所述采用双重联合表决-自适应参考模型校正的方法如下，在联合判断表决过程中设定20ms的任务周期间隔，同时计算模型随时间积累的误差，与预先设定的基准阈值进行对比。

本发明的有益效果如下：

突破传统飞行控制系统校正方法的离线性局限，充分考虑和利用传感器信息的反馈作用，引入状态反馈满足系统对闭环控制的要求，减小模型的不确定性误差，提高飞行控制系统在线模型的实时性和可靠性。

附图说明

图1是本发明的系统在线模型校正过程示意图。