[发明专利]基于复合观测器的垂直起降飞行器复杂故障诊断辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于复合观测器的垂直起降飞行器复杂故障诊断辨识方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、建立系统故障状态方程；步骤二、建立检测观测器快速实现故障判定，即判定系统是否出现故障；步骤三、建立一组单通道诊断观测器和多通道耦合分离观测器，利用单通道诊断观测器初步提取故障信息并利用多通道耦合分离观测器实现故障定位及精确诊断；步骤四、基于步骤二和步骤三的观测结果，快速诊断出故障模式和故障信息。该方法仅利用垂直起降飞行器的姿态角速度信息即可快速、精确地实现故障辨识，为控制重构及任务重构设计奠定了基础。

技术领域

本发明属于飞行器控制技术领域，涉及一种针对垂直起降飞行器动力系统及伺服系统复合故障的诊断与辨识方法。

背景技术

垂直起降飞行器是一类弹道变化快的高精度复杂飞行器，对动力系统、伺服系统提出了高精度、高稳定性需求。然而垂直起降飞行器飞行环境复杂，动力系统、伺服系统任务量中出现故障的几率较高，严重影响垂直起降飞行器控制性能、飞行稳定性能及飞行能力等。垂直起降飞行器的伺服机构动力往往由动力系统提供，因此伺服机构故障往往伴随着动力系统故障同步发生，也就是说当垂直起降飞行器因涡轮泵故障、推力室故障或管路、阀门出现故障引发动力系统故障后，往往会引起发动力推力下降，其对应伺服机构卡死或松浮故障同步发生。根据控制机理可知，动力系统与伺服系统之间的故障模式存在严重耦合，同步实现上述复杂故障模式下的精确故障诊断与辨识存在一定困难，无法实现复杂故障模式下的精确诊断与辨识会严重影响垂直起降飞行器的飞行可靠性，大大影响了我国垂直起降飞行器的发展。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于复合观测器的垂直起降飞行器复杂故障诊断辨识方法。该方法仅利用垂直起降飞行器的姿态角速度信息即可快速、精确地实现故障辨识，为控制重构及任务重构设计奠定了基础。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于复合观测器的垂直起降飞行器复杂故障诊断辨识方法，包括如下步骤：

步骤一、建立系统故障状态方程：

式中：

x为状态向量：

x＝[ω_x ω_y ω_z]^T；

ω_x,ω_y,ω_z为垂直起降飞行器的实际姿态角速度；

y表示系统的输出量：

y＝[ω_x ω_y ω_z]^T；

可直接由惯导系统输出；

C为系统的输出矩阵，包含系统的量测误差；

A为系统的状态转移矩阵：

q为动压，V为飞行器飞行速度，S_m为参考面积，l为参考长度，为飞行器三轴转动惯量，为飞行器三通道阻尼系数；

d(t)为系统的扰动向量：