[发明专利]一种基于自适应技术的高超声速飞行器间歇故障诊断方法

说明书

本发明公开一种基于自适应技术的高超声速飞行器间歇故障诊断方法，包括如下步骤：步骤1，设定间歇故障的特征信息，建立间歇故障模型；步骤2，构建带有间歇故障和干扰的系统模型；步骤3，对步骤2中的干扰信号进行处理；步骤4，设计改进的残差信号，用于检测和隔离间歇故障：步骤5，设计自适应故障估计算法对故障进行估计。此种故障诊断方法可使得容错控制的应用变得方便简单，减轻容错控制器的负担，并能针对间歇故障的高超声速再入飞行器飞控系统实现故障诊断。

技术领域

本发明涉及一种基于自适应技术的高超声速飞行器间歇故障诊断方法。

背景技术

故障指系统动态特性、系统参数偏离了系统的标准值，从而影响系统的正常工作的一种异常现象，任何自动控制系统都会发生故障。

随着数字电路和计算机技术的发展，很多应用领域中的大部分故障的表现形式都是一种间歇性的故障。对于系统中可能发生的间歇故障如果没有进行及时的检测和修复，那么故障的发生频率就会逐渐增加并且最终演变成永久性故障。间歇故障具有随机幅值、随机发生和随机消失等特性，因此它的诊断有两个目的，一种是检测故障出现时间和消失时间，另一个是估计故障的幅值。需要注意的是，故障持续时间可能很短，这就对检测算法造成很大的困难，即在故障发生之后要及时地检测它的消失时间，在故障消失之后及时检测它的下一次发生时间，这就使得传统故障检测算法难以适用。间歇故障的表现形式多样化，如时变间歇故障、固定幅值间歇故障、周期性间歇故障与非周期性间歇故障。目前关于高超声速再入飞行器的研究文献中，大多是关于永久性故障的处理方法，很少见到解决系统中存在间歇故障的问题，然而间歇故障由于其本身特性，传统的故障诊断方法难以完全适用。基于此，考虑系统存在非周期固定幅值的间歇故障形式，并设计改进的残差信号来进行故障检测。

由于故障发生概率逐渐变大，促进故障诊断理论迅速发展。现在的故障诊断的方法，一般可分为硬件和软件(解析)冗余。硬件冗余通常利用多路传感器、计算机或软件来测量某一变量，该方法需要增加测试设备，使系统复杂更高，为了解决提高系统可靠性与冗余硬件代价之间的矛盾，现如今常采用软件冗余，分为基于解析模型的方法、基于数字信号处理的方法和基于知识的方法。其中基于解析模型的方法需要系统精确的数学模型，因此通常会受到外部扰动及随机噪声的影响，使得该算法存在明显的鲁棒性问题；基于信号处理的方法能够对线性和非线性系统都适用，且灵敏度较高；基于知识的方法同样不依赖被控系统模型，而是结合许多先验知识，然后通过知识的逻辑推理来得出最终的结论，包括基于模糊逻辑、基于神经网络和基于定性模型，这种方法更适用于非线性系统。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于自适应技术的高超声速飞行器间歇故障诊断方法，其可使得容错控制的应用变得方便简单，减轻容错控制器的负担，并能针对间歇故障的高超声速再入飞行器飞控系统实现故障诊断。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于自适应技术的高超声速飞行器间歇故障诊断方法，包括如下步骤：

步骤1，设定间歇故障的特征信息，建立间歇故障模型；

步骤2，构建带有间歇故障和干扰的系统模型；

步骤3，对步骤2中的干扰信号进行处理；

步骤4，设计改进的残差信号，用于检测和隔离间歇故障：

步骤5，设计自适应故障估计算法对故障进行估计。

上述步骤1中，建立的间歇故障模型表示为：