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自修复飞行控制系统(SRFCS:Self-Repairing Flight Control System)是在电传飞控系统基础上发展起来的一种与主动容错技术结合的先进飞控系统,也是未来战斗机飞控系统的重要发展方向。它的基本思想是:在不增加硬件配置的条件下,充分利用机载计算机的计算功能,提高飞控系统的可靠性,生存性,维护性,降低寿命周期费用。故障检测与隔离是自修复飞控系统的核心技术之一,它能及时判断故障发生的原因和部位,预测潜在故障的发生,进而为及时预警以及进行飞行控制律重构和自主维护诊断提供相关信息和依据。 本文根据某主动控制技术验证机自修复飞控系统项目需求,在对自修复飞控系统故障检测和关键技术改进研究的基础上,综合应用相关理论知识,分析国内外技术资料,研制出相应的飞控系统故障检测和隔离实时工程软件。 国外自八十年代开展自修复研究,一般采用基于常规数据处理的故障检测理论来实现飞控系统故障检测与隔离功能,现已在几种验证机上取得初步成果,而国内的研究尚缺乏实用的工程算法;同时,基于常规数据处理的故障检测精度对被检测对象的数学模型匹配度敏感,且飞机的气动特性在故障情况下又具有较强的非线性特性,因此,单纯依靠常规的信号处理算法难以进一步提高故障检测的精度。而近年来人工智能、时频滤域信号分析等新理论为故障检测提供了新的途经,为此,本论文在完成故障检测与隔离实时工程软件后,将对这些新理论进行研究。 论文的主要工作包括: 一.参考国内外文献,对等价空间残差算法和残差向量的概率信息融合故障判决算法进行了改进研究。并在完成单故障检测方法后,改进了组合故障检测方法的理论推导。组合故障包括多作动器卡死组合故障、作动器卡死和单舵面损伤组合故障。多作动器卡死组合故障通过相互独立的局部检测环节判定;而作动器卡死与单舵面损伤组合故障则需要局部检测和全局检测结合来判定。 二.在以上研究的基础上,按照软件工程规范,开发出满足项目需求的自修复飞控系统故障检测和隔离实时工程软件。并利用龙格库塔数值积分法对飞机六自由度非线性全量运动方程进行解算,提供的仿真数据进行该软件的功能测试,验证了该软件和所用理论方法的正确性。 三.对现有新理论进行理论方面的研究,并对各种故障检测方法进行综合比较,验证其合理性和实用性。