故障检测滤波器鲁棒性设计新方法

针对航空发动机动态过程中由于模型误差造成故障检测误报的问题,采用参数变化率法建立航空发动机动态线性变参数(LPV)数学模型反映发动机动态特性,同时结合全维非线性未知输入观测器,利用特征结构配置实现故障检测滤波器对于被控对象模型误差和系统不确定性因素的干扰解耦.通过某型涡扇发动机控制系统传感器故障检测仿真表明,减小残差信号与故障信号之间的误差,提高了残差信号对模型误差和未知输入信号的鲁棒性,对发动机过渡过程中故障检测准确度高,实时性好.     

故障检测滤波器的鲁棒性设计

该文设计了全维非线性未知输入观测器，实现检测滤波器对于被控对象模型误差和系统不确定性因素的干扰解耦。某型航空发动机控制系统传感器和执行机构的故障检测仿真实验表明，具有干扰解耦的故障检测滤波器可以准确地对传感器和执行机构的故障进行检测和隔离，提高了检测滤波器对于故障检测的鲁棒性。     

航空发动机伺服双通道协同控制技术研究

针对常规航空发动机伺服控制方法存在的不足,提出了一种采用双通道协同工作提高故障容错能力及伺服控制性能的方法。该方法通过余度管理算法对传感器信号进行有效融合,提高故障容错能力;并采用双通道同时工作的方式,提高通道切换速度,降低通道切换扰动。全数字仿真和台架试验验证结果均表明,该方法显著降低了通道切换对伺服控制回路带来的扰动,提高了故障容错能力,对提高航空发动机数字电子控制系统的工作性能和可靠性具有重要作用。     

航空发动机数控系统余度管理方法研究

传感器作为测量元件在航空发动机控制系统中具有举足轻重的作用,传感器信号的准确性直接影响到航空发动机控制系统的安全稳定工作。因此,应建立航空发动机控制系统传感器故障检测、隔离和重构系统,从而提高发动机控制系统的可靠性。对航空发动机控制系统的传感器解析余度算法进行了深入研究,提出了平均值表决算法、权重法表决算法、大值表决算法和小值表决算法共4类解析余度算法。其中,平均值表决算法和权重法表决算法最接近真实值,大值表决算法可确保安全,小值表决算法因无法确保安全故应用较少。根据项目实际需要,将这4类算法应用于数控系统余度管理方面,结果表明这4类算法均有效,并在各自领域发挥了重要作用。在MATLAB下的Simulink建立了相关装置的数学模型并进行了数字仿真,所设计的余度管理算法已经应用于实际项目中,对保证发动机的安全性和可靠性具有重要意义。     

工业CT在航空机载传感器可靠性提升中的应用

利用工业CT技术对某型航空发动机数控系统的总温传感器故障件进行了检测,从而无损、高效、准确地检测到故障点,并利用其提供的传感器内部信息对故障原因进行了分析,采取了相应的改进措施。通过环境试验验证了改进措施的有效性,表明该型传感器的可靠性得到了显著提高。因此,工业CT为机载传感器的故障检测提供了一种行之有效的新途径、新思路,可以在其可靠性提升上推广应用。     

基于滑模观测器和神经网络的传感器故障诊断方法比较研究

针对航空发动机传感器故障诊断中各种方法的优势和劣势,选择滑模观测器和神经网络这两种故障诊断方法分别对航空发动机转速传感器进行故障诊断研究,采用实验室搭建的发动机实验台DGEN380的实验数据,选择对航空发动机控制系统影响较大的偏置故障、漂移故障、脉冲故障、周期性干扰故障这四类传感器故障进行诊断。研究结果表明,滑模观测器和IPSO-BP神经网络都能实现航空发动机传感器的故障诊断;滑模观测器方法可以诊断出偏置故障、脉冲故障和周期性干扰故障,但不能诊断出传感器发生的漂移故障;IPSO-BP神经网络方法可以诊断出偏置故障、漂移故障、脉冲故障和周期性干扰故障。因此,滑模观测器在故障诊断中可能会出现漏诊的现象,IPSO-BP神经网络相对滑模观测器而言不会出现漏诊的现象。     

基于LPV模型的鲁棒故障检测滤波器设计

针对航空发动机动态过程中由于模型误差造成故障检测误报的问题,采用雅克比方法建立航空发动机动态线性变参数(LPV)数学模型反映发动机动态特性,利用特征结构配置法设计故障检测滤波器,较好地消除了模型偏差对故障检测准确率的影响.通过某型涡扇发动机控制系统传感器典型软、硬故障检测仿真实验表明,该方法提高了残差信号对模型误差和未知输入信号的鲁棒性,对发动机加减速过渡过程中故障检测准确度高,实时性好.     

航空发动机电气故障检测系统设计研究

航空发动机作为飞机的心脏,其质量和性能对于飞机的飞行效率和飞行安全影响巨大,需要切实做好电气故障检测工作。本文针对传统航空发动机电气故障检测方法存在效率底下、劳动强度大等问题,开发出了一种新的航空发动机电气故障检测系统,以模块化设计配合原位检测和离线检测系统,能够在保证检测速度的同时,提升数据的可靠性和准确性,确保检测结果真实有效。     

航空发动机气路传感网络的故障节点挖掘仿真

航空发动机的气路传感网络故障检测,是通过与发动机气路传感网络产生的基准线进行比较,产生的偏差作为阀值,作为检测故障的基础.由于航空发动机气路传感网络的高度非线性、噪声、测量不足等因素的影响,检测的基准线也呈现波动状态,传统的故障挖掘方法,需要通过做一些必要的假设,设置各种可能故障和性能恶化的范围,规定故障挖掘空间以降低波动干扰,但是上述假设降低了检测的精度.提出一种航空发动机气路传感网络的故障节点挖掘方法.计算故障传感节点的特征,为故障传感节点的挖掘提供数据基础.利用神经网络建立故障传感节点挖掘模型,完成故障传感节点的挖掘.实验结果表明,利用改进算法进行航空发动机气路传感网络的故障节点挖掘,能够有效提高检测的准确性和挖掘效率.     

航空发动机鲁棒残差设计故障诊断研究

针对航空发动机的故障,设计了基于观测器的鲁棒故障诊断器。介绍了故障诊断中残差生成的一般形式和干扰解耦的基本原理。针对建模中存在的模型不确定性问题,在假定干扰分布已知的前提下,设计了鲁棒残差生成器,实现了残差对干扰解耦的目标,最后仿真模拟了燃油计量活门和尾喷管作动筒故障的情形。仿真结果表明,所设计的鲁棒残差生成器产生的残差具有对干扰低敏感而对故障高敏感的特性,实现了残差对干扰解耦的目标。     

FADEC硬件在回路测试系统设计

发动机全权限数字电子控制器(FADEC)对航空发动机进行实时在线控制,其控制效果直接影响发动机的安全运行.硬件在回路测试系统是FADEC设计与验证的重要手段之一.设计了一种FADEC硬件在回路测试系统,该系统包括发动机电子控制器(EEC)、接口模拟器、发动机和飞机模型及其显示系统.该系统可以实时模拟发动机和飞机的各种传感器、执行机构信号,对FADEC进行高效、全面的验证,主要包括控制规律、EEC的接口电路、自检测、容错和重构策略等.通过大量的试验测试表明,该系统能够实现实时、稳定、高效的闭环仿真,达到了验证控制算法和控制逻辑的要求.     

基于最优解耦的鲁棒故障检测方法研究

系统地研究了线性系统在模型参数变动和存在外部扰动下的控制系统故障的鲁棒故障检测方法。分析了在与干扰信号不能完全解耦的情况下,如何设计残差信号使其对模型参数变化及噪声不敏感,而对故障敏感,由此得出了对未知输入具有鲁棒性的条件方程式,并基于最优解耦理论,通过矩阵的奇异值分解实现了最优解耦。在给出的仿真实例中,验证了该文提出方法的有效性。     

基于级联观测器的多输入多输出非线性系统的故障诊断

将块观测方法应用于非线性系统的故障检测和分离.首先给出了非线性系统的块观测形式,针对传感器故障和执行器故障对非线性系统进行分块,得到了带有故障系统的块观测器形式.利用滑模观测器实现系统状态观测,得到观测器误差;利用所设计的观测器对非线性系统进行故障的诊断和分离;采用等效输出注入概念重构了故障信号,使得多变量输入输出非线性系统的故障诊断问题得到了解耦;针对异步电动机系统实现了传感器故障的分离.仿真结果证明了算法的有效性.     

Lateral motion stability control of electric vehicle via sampled-data state feedback by almost disturbance decoupling

The paper presents a lateral motion stability control method for electric vehicle (EV) driven by four in-wheel motors, which considers time-variable vehicle speed and uncertain disturbance caused by external factors. First, an EV lateral motion dynamics tracking control model is presented. Then in order to deal with the uncertain disturbance in the lateral motion model, an almost disturbance decoupling method using sampled-data state feedback is proposed. Third, a sampled-data state feedback controller is constructed based on the state feedback domination approach. The proposed controller can attenuate the disturbances’ effect on the output to an arbitrary degree of accuracy. Simulation and test results under different vehicle speeds show the effectiveness of the control method.     

基于广义未知输入观测器的鲁棒故障估计方法

当干扰存在时,有效地估计故障且放松故障的限制条件需要进一步的研究,为此针对含未知干扰的非线性连续系统的鲁棒故障估计问题提出一种广义未知输入观测器方法。首先,将执行器故障向量和传感器故障向量与原系统状态向量组成广义系统,放松对故障类型的限制,对此广义系统设计未知输入观测器解耦干扰,保证鲁棒性的同时估计出状态变量、执行器故障及其一阶微分和传感器故障。然后通过解线性矩阵不等式（LMI）给出估计误差渐近收敛的条件。最后,在MATLAB 的simulink平台上用三叶片水平轴风力模型仿真验证本文观测器的故障估计有效性鲁棒性。     

一种航空发动机导叶角度调节器控制方法研究

航空发动机静子导流叶片角度数字电子控制系统的性能和可靠性对发动机的正常工作十分重要;为获得发动机的最优性能,提高飞行可靠性,并保证压气机工作稳定性,文章提出了一种基于RBF (Radial Basis Function)神经网络的PID控制器,构建了3层神经网络数学模型;在AMESim软件平台上,建立了该航空发动机导叶控制系统的数学模型,在Matlab/Simulink中搭建了RBF神经网络控制器;仿真结果表明,在相同参数设置下,本文所设计的控制器与传统PID控制器相比能够实现导叶角度调节器作动筒位移的更加快速、精确控制,表明该控制器设计方法是可行、有效的.     

某型导弹电视电子组合检测系统设计

以改善某导弹电视电子箱和电视电源箱的测试精度和故障定位的准确程度为背景,设计了一种基于 PC104的精度高、可靠性好的组合检测系统。介绍了系统的组成以及各模块的硬件电路设计,软件设计采用基于Labview与Visu-al C＋＋混合编程的方法实现系统检测和故障诊断。应用表明,该系统满足预期的设计要求,能够完成故障诊断任务。     

航空发动机喷口分油活门位移传感器容错控制研究

分析了出现喷口分油活门位移传感器故障时,通过开环设置电液伺服阀电流控制喷口面积存在的问题,在此基础上提出了一种容错控制方法,根据喷口面积期望值与实际测量值之间的误差闭环运算喷口控制电液伺服阀电流。通过全数字仿真和半物理模拟试验对该容错控制方法进行了验证,结果表明,该容错控制方法能够保证全权限数字电子控制系统稳定工作,并具有较好的稳态和动态性能,且实施方便,对提高航空发动机全权限数字电子控制系统的工作可靠性具有重要作用。