[发明专利]容错控制能力评估方法及系统

说明书

本发明提供一种容错控制能力评估方法及系统，该方法包括：获取预存样本，所述预存样本包括四组时间序列数据，分别为无故障情况下的理想参考轨迹及其参考输出、有故障情况下的理想降级参考轨迹及其参考输出，其中，无故障情况下的参考输出为参考输出，有故障情况下的参考输出为对比输出；基于故障注入技术获取任意待评估故障容错控制算法下的评估样本，所述评估样本包括实际参考轨迹及实际参考轨迹下的实际输出；基于所述预存样本以及评估样本计算评估指标；基于所述评估指标对待评估故障容错控制算法进行评估。本发明方案具有良好的通用性和兼容性可以适用于不同故障容错控制策略。

技术领域

本发明属于飞行器容错控制技术领域，涉及一种容错控制能力评估方法及系统。

背景技术

容错控制能够有效地增强设备的可靠性，能在设备发生故障的情况下仍然继续正常运行或完成其基本功能。为了保证故障容错控制算法具有优良的性能，还需要对其进行评估。容错性能评估是指通过挖掘原始信息中敏感表征系统容错性能的评价指标，从而获取系统故障容错性的能力。与纯粹意义上的容错控制相比，系统的容错性能评估更侧重于定量表征对于故障的容忍程度以及系统在故障下性能的改变或保持度。

现有容错控制能力评估算法一方面仅从故障发生后引入容错控制器后闭环系统的控制性能进行分析，缺乏无故障情况和故障发生后的性能对比；另一方面，仅针对同一类故障容错控制算法进行评估，缺乏普遍适用于各类故障容错控制算法的评估手段。

此外，现有的评估方法集中于故障注入后的实际输出的稳态和暂态特性，多集中于系统的稳定性，对响应的快速性、灵敏性分析不足，缺乏对比分析和降级轨迹下的评估。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提供了一种容错控制能力评估方法及系统。

本发明的技术解决方案如下：

根据一方面，提供一种容错控制能力评估方法，该方法包括：

获取预存样本，所述预存样本包括四组时间序列数据，分别为无故障情况下的理想参考轨迹及其参考输出、有故障情况下的理想降级参考轨迹及其降级参考输出，其中，无故障情况下的参考输出为参考输出，有故障情况下的降级参考输出为对比输出；

基于故障注入技术获取任意待评估故障容错控制算法下的评估样本，所述评估样本包括实际参考轨迹及实际参考轨迹下的实际输出；

基于所述预存样本以及评估样本计算评估指标；

基于所述评估指标对待评估故障容错控制算法进行评估。

进一步地，通过下述方式获取预存样本：

依据被控对象模型或实际被控对象进行仿真试验，以在无故障的理想情况下，获得理想参考轨迹及对应的参考输出；以及在有故障情况下，获得理想降级参考轨迹及对应的对比输出。

进一步地，所述基于故障注入技术获取任意待评估故障容错控制算法下的评估样本，包括：

构建故障注入模型库，所述故障注入模型库中的每一个故障注入模型包括故障种类、故障注入时间和故障程度；

对于任意待评估故障容错控制算法，从所述故障注入模型库中随机选取故障注入模型并基于该故障注入模型对所述待评估故障容错控制算法进行测试，得到被控对象的输出结果，所述输出结果为所述评估样本。

进一步地，所述评估指标包括基于飞行阶段的评价指标、稳定性指标、面向任务的评价指标、时间延迟的评价指标、灵敏性评价指标、恢复行为时间及风险关键系数。

进一步地，通过下式计算飞行阶段的评价指标：