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典型故障模式下飞航导弹容错与重构算法研究

李江涛  
【摘要】:现代飞航导弹飞行过程中易发生各种故障,而传统的控制系统对于舵机失效、卡死、弹翼受损等故障的容错能力较弱,故障发生时一般不能正常工作。容错控制与系统重构技术是解决飞航导弹在飞行过程中所面临各种故障的有效方法,可以增强系统对故障的适应能力,使飞航导弹在遇到故障时,不但能够继续飞行,而且能继续完成一定的战斗任务。本文在研究飞航导弹控制系统设计和容错飞行控制理论的基础上,从系统设计角度探索一种提高飞航导弹作战效能的设计方法,主要包括以下内容: 首先研究了飞航导弹空间运动数学模型,并对此进行简化和线性化处理,分析了飞航导弹飞行过程中的典型故障,并重点对执行器故障进行数学建模,通过仿真验证了不同执行器故障对导弹飞行性能的影响。 其次针对传统故障辨识方法不能快速准确获取故障信息的问题,利用直接自适应容错控制理论,提出一种飞航导弹容错控制方案,在故障信息不明确的前提下,自适应的修复控制信号,实现容错控制。将此容错方法应用于飞航导弹传统的单通道控制回路设计中,然后通过分析飞航导弹操纵舵面功能冗余,建立多操纵面联合控制下的导弹模型,在此基础上重新设计直接自适应容错控制系统并进行仿真验证。 然后针对飞航导弹空间运动的非线性特性,设计基于反馈线性化的动态逆控制系统。在此基础上分析执行器典型故障对控制系统的影响,利用直接自适应控制理论设计容错控制系统,采用RBF神经网络组成动态逆容错控制系统的自适应机构,补偿故障造成的系统误差,完成故障容错。 最后利用MATLAB软件建立飞航导弹容错控制仿真系统,结合某型飞航导弹模型进行了整体仿真试验,分别验证上述容错控制方法的有效性。


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