摘要:通用航空是航空领域的重要分支,电动飞机作为绿色能源飞机是通用航空飞机的重要组成部分和发展方向,其安全性至关重要。本文研究了电动飞机在碰撞、雷击、结冰等工况下的气动与动力学特性,引入损伤因素,建立飞机动力学与运动学模型。利用STAR-CCM+软件模拟机体组合损伤情况下的气动力和气动力矩。基于L1自适应控制算法对被控对象参数不确定性的估计能力和控制输出的自动调节能力,设计了在机翼损伤、碰撞后平尾损伤、平尾结冰、机翼雷击损伤情况下的电动飞机容错控制律。结果表明,该控制律对电动飞机机体组合损伤具有良好的容错控制能力,控制系统具有适应性、抗干扰性和鲁棒性,对其他运输飞机的飞行安全控制具有很好的工程借鉴意义。
本文考虑了具有执行器和传感器故障、不确定性和干扰的线性参数变化系统的故障估计 (FE) 和容错控制 (FTC)。在设计中需要考虑 FE 和 FTC 功能之间不可避免的耦合,以确保基于 FE 的 FTC 闭环系统的整体性能和鲁棒性。本文提出了一种迭代策略,利用分离原理和小增益定理的概念实现 FE 和 FTC 的稳健集成。迭代算法涉及在每次迭代中求解多目标线性矩阵不等式优化问题,并具有有限步收敛保证。通过数值模拟说明了所提算法的有效性及其相对于现有工作的优势。© 2022 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可开放获取的文章(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。
摘要:高空长航时 (HALE) 飞机由极轻的结构、大翼展和大纵横比组成。这些特性的组合导致飞机系统具有独特的动态行为,其特点是结构和刚体特征模态的强烈相互作用。这些特性对此类飞机的飞行控制算法的稳健性和容错性提出了特定要求。控制系统必须能够让飞机安全地沿着定义的轨道飞行,即使在发生故障的情况下也是如此。由于这些飞机的尺寸较大,它们通常会过度驱动,具有多个冗余控制面。本文利用这种冗余来设计容错控制系统,以确保在故障情况下实现最佳控制性能。该策略基于故障检测和隔离 (FDI) 算法来检测故障的控制面。此故障信息用于在多模型控制方法中切换到备用控制律。FDI 滤波器是使用基于零空间的设计范例设计的,而备用控制器是应用结构化 H ∞ 控制设计技术合成的。
摘要 本文对容错控制系统的发展进行了介绍性概述。为此,本文以教程的形式编写,有意总结了该主题领域的一些重要结果,而不详细介绍其中任何一个。但是,提供了关键参考文献,感兴趣的读者可以从中获得有关特定主题的更详细信息。有必要指出的是,本文并未对主题进行详尽的介绍。事实上,远非如此。本文仅代表作者的观点和经验。很可能无意中遗漏了一些重要问题或主题。如果是这种情况,作者在此提前表示诚挚的歉意。在简要介绍了容错控制系统(特别是最初的动机和冗余概念)之后,本文回顾了容错控制系统的发展,并从历史角度强调了几个重要问题。容错控制的一般方法分为被动、主动和混合方法。本文还讨论了主动容错控制系统的分析技术。从实际和工业角度强调了容错控制的实际应用。最后,本文讨论了该领域的一些关键问题,作为未来研究/开发的开放问题