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原文传递一种飞机飞行控制系统的液压作动器故障监测方法

专利名称：	一种飞机飞行控制系统的液压作动器故障监测方法
摘要：	本发明公开了一种飞机飞行控制系统的液压作动器故障监测方法，首先创建故障模型分类；接下来创建正常工作情况下作动器状态方程表达式；然后创建故障状态下作动器状态方程表达式；使用等价空间法进行液压作动器故障检测；再进行液压作动器故障估计；最终根据故障估计结果，实现对液压作动器故障的监测。本发明可以识别液压作动器故障，并且可以对液压作动器健康状态进行监控，从而对飞机可能出现的故障时机和剩余寿命进行准确预测，确保飞机尽可能地安全可靠飞行。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西北工业大学
发明人：	刘贞报;王莉娜;党庆庆;赵闻;张超
专利状态：	有效
申请日期：	2022-09-20T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-06T00:00:00+0800
申请号：	CN202211142225.1
公开号：	CN115571371A
代理机构：	西安凯多思知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘涛
分类号：	B64F5/60;G06F17/10;B;G;B64;G06;B64F;G06F;B64F5;G06F17;B64F5/60;G06F17/10
申请人地址：	710072 陕西省西安市友谊西路
主权项：	1.一种飞机飞行控制系统的液压作动器故障监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：创建故障模型分类；将飞机飞行控制系统的液压作动器故障分为作动器卡死故障、作动器恒增益变化故障和作动器输出恒偏差故障；步骤2：创建正常工作情况下作动器状态方程表达式； um(k)＝s(k)uc(k)+d(k) 其中um(k)表示作动器的实际输出，uc(k)表示作动器的指令输入即飞控机的输出；s(k)表示作动器实际输出um(k)对指令输入uc(k)的增益，d(k)表示输出偏差；k表示当前拍数；作动器正常工作时，s(k)＝1，d(k)＝0；步骤3：创建故障状态下作动器状态方程表达式； (1)作动器卡死故障：其中d表示发生故障后的偏差值； (2)作动器恒增益变化故障：其中s表示发生故障后的增益值，T表示采样周期，tfault表示故障时刻； (3)作动器输出恒偏差故障：步骤4：使用等价空间法进行液压作动器故障检测；故障下的液压作动器用如下动态方程描述：其中，A为N×N的系统矩阵，X(t)＝[x1(t),x2(t),…,xN(t)]T为N维状态向量，B为N×M的输入矩阵，U(t)＝[u1(t),u2(t),…,uM(t)]T为M维输入向量；输出方程中：C为I×N的输出矩阵；Y(t)＝[y1(t),y2(t),…,yI(t)]T为I维输出向量；ΔA、ΔB分别是由系统内部结构、输入控制形式发生故障引起的状态方程的改变，ΔC反映测量系统发生故障引起的输出方程的改变；进行检测所用的第j个传感器的直接等价空间法产生的残差为：式中αL是L维的线性投影向量；YI(t)表示输出向量；当所有残差rj(t)＝0时，表明作动器正常工作；当残差rj(t)≠0时，表明作动器发生了故障；步骤5：液压作动器故障估计；作动器的卡死故障、恒增益变化故障和输出恒偏差故障统一表示为以下形式： um(k)＝s(k)uc(k)+d(k) 估计出s(k)和d(k)的值，由步骤3的故障状态下的表达式判断故障类型；故障程度由s(k)和d(k)的大小来表示；步骤6：根据故障估计结果，实现对液压作动器故障的监测。 2.根据权利要求1所述的一种飞机飞行控制系统的液压作动器故障监测方法，其特征在于，所述液压作动器故障包括： (1)作动器卡死故障： A.作动器在出舵过程中卡死在某一位置的故障的注入方法是：预先设定作动器的卡死位置，未到达该位置前作动器一直以正常方式运行，直至到达并保持在卡死位置，此后不再响应输入指令的变化； B.作动器输出处于稳态，从某时刻开始偏离正常位置并逐渐到达卡死位置故障的注入方法是：预先设定作动器的卡死位置和卡死时刻，未到达该时刻前作动器一直以正常方式运行，到达该时刻后作动器输出逐渐偏离正常位置，直至到达并保持在卡死位置，此后不再响应输入指令的变化； (2)作动器恒增益变化故障：注入方法为：预先设定故障增益值和故障时刻，在到达该时刻前作动器以正常方式运行，到达该时刻后作动器输出逐渐偏离正常位置并最终和指令输入之间保持一个恒定的比例关系，此后作动器输出将以该比例关系响应输入指令的变化； (3)作动器输出恒偏差故障：注入方法为：预先设定偏差故障的偏差值和发生时刻，在到达该时刻前作动器以正常方式运行，到达该时刻后作动器输出偏离正常位置并和指令输入之间保持一个恒定的差值称为恒偏差，此后作动器输出仍然响应输入指令的变化，但与正常作动器输出之间保持一个恒定的偏差。