[发明专利]一种基于滤波器的飞行控制系统的故障检测方法

说明书

本公开实施例中提供了一种基于滤波器的飞行控制系统的故障检测方法，属于数据识别技术领域，具体包括：根据飞行器的飞行控制系统建立飞行器模型；构造故障检测滤波器和故障加权系统；增广整合得到故障检测的整体动态系统；构造Lyapunov‑Krasovskii函数给出整体动态系统的渐进稳定条件；利用LMI工具箱和同余变换方法求解所述故障检测滤波器对应的滤波器矩阵，根据残差评价函数与阈值的比对判断所述飞行控制系统是否出现故障。通过本公开的方案，采用加权故障信号方法来提高故障检测系统性能，引入加权故障信号系统使残差信号对扰动具有鲁棒性，提高了故障检测的灵敏性和鲁棒性。

技术领域

本公开实施例涉及数据识别技术领域，尤其涉及一种基于滤波器的飞行控制系统的故障检测方法。

背景技术

目前，飞行控制系统是飞机机载设备必不可少的一部分，随着飞行器结构的日益复杂和控制任务的日益繁重，飞行控制系统及其容易发生故障。目前常见的故障包括舵翼的缺损、松浮和卡死，故障发生后采取合适的应对措施能有效避免事故的发生。但这些应对措施都需要在几秒钟内完成，如果不能及时发现故障，有可能会酿成灾难性事故，因此对飞行控制系统的故障进行及时的检测极其重要。

为避免飞行事故的发生，提高飞行控制系统的安全性与可靠性，需建立一个故障检测系统，通过检测系统信息判断系统是否发生故障。在故障发生伊始，故障检测系统立即给出预警，飞行员及时采取应对措施，进而防止飞行事故的发生。目前飞行控制系统的故障诊断方法主要分为基于模型的故障检测方法和基于知识的故障检测方法。基于模型的故障检测方法能充分的利用系统的内部信息，可有效地检测出系统故障；而基于知识的故障检测方法过于依赖历史故障诊断经验，且经验知识获取困难，对未出现过的故障易诊断失败，因此这类方法在飞控系统中应用受限。

飞行控制系统具有结构复杂、状态量多等特点，并且在运行过程中会出干扰、噪声等不确定因素，进而影响故障诊断系统的性能，降低系统灵敏度。

可见，亟需一种对故障具有灵敏性而对外界干扰具有鲁棒性的飞行控制系统的故障检测方法。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种基于滤波器的飞行控制系统的故障检测方法，至少部分解决现有技术中存在灵敏性和鲁棒性较差的问题。

本公开实施例提供了一种基于滤波器的飞行控制系统的故障检测方法，包括：

步骤1，根据飞行器的飞行控制系统建立飞行器模型；

步骤2，构造故障检测滤波器和故障加权系统；

步骤3，根据所述飞行器模型、所述故障检测滤波器和所述故障加权系统增广整合得到故障检测的整体动态系统；

步骤4，构造Lyapunov-Krasovskii函数给出所述整体动态系统满足H_∞性能指标的渐进稳定条件；

步骤5，利用LMI工具箱和同余变换方法求解所述故障检测滤波器对应的滤波器矩阵，根据所述故障检测滤波器输出的残差信号的评价函数与阈值的比对判断所述飞行控制系统是否出现故障。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述飞行器模型的表达式为其中，x(t)表示系统状态向量，u(t)表示输入向量，w(t)表示外部扰动输入，f(t)表示故障向量，y(t)表示测量输出，A,B,C,G,H表示已知常数矩阵。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤2具体包括：

步骤2.1，以飞行控制系统的输出作为的输入，以残差信号为输出并考虑有传输延迟构建所述故障检测滤波器；