基于故障检测的自适应重构控制及其应用

为了降低加入自适应控制后被控系统的复杂程度,同时使被控系统在发生故障时仍具有良好的性能,提出了故障检测加自适应重构控制的方法,在系统无故障的情况下不加入自适应重构控制,使系统相对简单,同时对系统进行故障检测;当检测到系统发生故障时,加入自适应重构控制,使系统具有良好的性能。采用的故障检测方法和切换开关既简单又有效。通过对一个飞控系统的仿真研究,表明了该方法的有效性。     

四旋翼飞行器时延积分反演容错控制

针对四旋翼飞行器在飞行过程中会出现执行机构故障,提出了一种简单有效的容错控制方法,该方法是将积分反演控制技术与时延控制(time delay control,TDC)技术相结合得到的。采用积分反演控制方法设计基本控制器,在此基础上利用TDC技术的逼近能力来补偿执行机构可能出现的故障,该方法省去了在线的故障检测和估计,仅需要一步状态迭代即可,仿真结果表明该控制器对执行机构故障具有较强的鲁棒性。     

基于DirectX的无人机实时飞行仿真系统开发

建立无人机实时飞行仿真系统对于无人机的设计研究具有重要的意义。介绍了一种低成本的基于DirectX技术的无人机实时飞行仿真系统，对建模与仿真、Directx、数据库、面向对象编程等技术在可视化系统仿真领域的应用进行了积极的探索与尝试。介绍内容主要为无人机飞行仿真系统模型建立及仿真算法采用以及如何运用软件工程概念开发无人机实时飞行仿真软件系统。     

基于RMMAC的集成主动容错飞行控制

针对主动容错飞行控制系统设计问题,提出一种基于改进鲁棒多模型自适应控制(robust multiplemodel adaptive control,RMMAC)的故障检测与控制重构集成设计方法。建立了飞行器传感器和执行器故障的数学模型,介绍了改进鲁棒多模型自适应控制算法的结构和实现步骤。某无尾飞机重构飞行控制的仿真结果表明,在执行器故障情况下,基于改进RMMAC的集成主动容错飞行控制系统能够快速准确地辨识故障,并依据故障信息更新局部控制器权值,实现控制重构,提高了飞机可靠性、安全性和生存能力。     

一种全包线容错飞行控制方案的设计与仿真

基于多模型切换控制思想和模型参考自适应理论,设计无需故障检测与分离模块的全包线容错飞行控制系统.针对飞行包线内所有特征点处的线性定常子模型,建立了高品质的参考模型,而后应用超稳定性理论设计获得一簇自适应控制律,并采用遗传算法对其控制增益进行优化选择.通过配置补偿器在线调节待切换控制器的输出,有效抑制了飞机跨越不同特征点邻域时产生的控制器切换抖动.通过某型飞机纵向运动仿真表明,提出的控制方案具有良好的容错能力.     

基于自抗扰控制器的飞机纵向自修复飞行仿真

自修复飞行控制是先进飞行控制系统的重要研究内容,它可以提高飞机的可靠性和生存能力.针对含有推力矢量的非线性飞机模型,提出了利用自抗扰控制技术实现其俯仰运动自修复飞行控制的新方法.在平尾损伤率0～100%的情况下,该方法无需故障模型,利用自抗扰控制器的特性,加入推力矢量参与舵面重构控制,仿真结果表明:自抗扰控制器实现了对俯仰角的自修复控制,能保持飞机的闭环稳定性,且具有良好的动态性能;推力矢量的使用增强了飞控系统的自修复能力.     

IMU/GPS车辆导航系统故障检测与隔离新方法

提出一种基于IMU／GPS车辆组合导航系统故障检测与隔离的新方法。该方法两次构造奇偶向量，根据奇偶向量服从的统计分布来逐次完成故障予系统的检测与隔离，并采用极大似然估计法对故障向量进行了估计与修复校正。仿真结果表明，该方法能够准确及时地检测与隔离出故障予系统，并有效地提高了组合系统的容错性能。     

某型导弹飞行-攻击阶段仿真的研究与实现

在导弹飞行仿真中，根据导弹飞行轨迹和外部环境因素的影响实时地仿真控制弹体的方位、姿态与特效是关键点，基于对某型导弹飞行轨迹的实测数据和飞行、攻击特效的研究，采用实测数据作为飞行状态数据库，应用基于规则推理的方法控制事件流程，通过Vega-Creator-VC 仿真开发环境，实现了该导弹从发射至目标攻击阶段的精确仿真，较好地解决了飞行中弹体的方位、姿态控制、弹体行为和各飞行阶段特效的生成等问题，具有较好的实时性。     

一种新型多型飞机飞行控制系统综合训练模拟器

通过座舱驾驶、虚拟仪表、三维视景、音响和微机网络系统,建立了两型固定翼飞机和一型直升机及其飞行控制系统的实时动态仿真环境,实现了人在回路中的多媒体综合仿真,改变有关动导数和飞控系统传动比,设置多种飞行状态、干扰和故障,可进行各种功能模态的动态特性仿真和演示。系统功能强、可靠性高、人机界面良好,经济效益显著,具有很好的推广应用价值。     

微型飞行器实时飞行仿真系统的设计与实现

微型飞行器的实时飞行仿真技术在飞行器集群控制、任务分配以及军事指挥等方面有着广阔的应用前景.在研究视景仿真技术的基础上,首先基于Multigen Creator和Vega软件,建立多架微型飞行器的飞行视景仿真环境.然后采用C++技术开发了该飞行仿真系统与路径规划系统的实时数据传输接口,并为每架飞行器设置了独立的运动模型,来接收路径数据和实时调整飞行器的路径及飞行姿态,从而实现了飞行器的实时协同飞行仿真.     

软件质量形成的复杂性分析

用耗散结构理论、熵值理论、混沌理论、突变论和协同论,对软件质量产生和形成进行了分析.认为软件质量受外界环境的影响,其形成是从外界吸收能量,负熵值的增加,软件系统有序化程度增加的过程.软件开发成败与否取决于混沌强制力与秩序强制力的抗衡结果.而且,软件作为一种精细结构,一个小小的失误有可能导致软件开发的失败,其中,软件系统的序参量起决定性的作用.     

大型相控阵雷达软件系统安全性研究

随着软件系统在大型相控阵雷达中的大量应用,软件系统带来的安全性问题也引起广泛关注。针对大型相控阵雷达软件系统的安全性问题,首先利用软件失效模式和影响分析方法进行安全性分析,找出软件系统的薄弱环节;然后进行针对性安全性设计,提出有效的改进措施;最后利用改进模糊层次分析法进行安全性评价,得到安全性评价结果。实例证明,这种方法可以有效分析大型相控阵雷达软件的安全性问题、找出影响安全性的故障原因、对安全性薄弱环节加以改进设计、对整个大型相控阵雷达系统进行安全性评价。     

网络信息体系双层异质相依网络模型鲁棒性

网络信息体系(networked information system of system, NISoS)是构建新体制下联合作战武器装备体系的基础支撑。针对NISoS结构模型单一和鲁棒性评估指标粗糙等问题, 首先基于复杂相依网络理论分析了体系结构特征和级联衰退过程, 构建了体系双层异质相依网络模型(two-layer heterogeneous interdependent network model, THINM); 其次借鉴现代循环作战理论提出基于信息驱动链网融合(C-SDI link number and network scale, C-SDILNNS)指标的网络信息体系鲁棒性评估方法; 最后对比分析了不同失效策略和评估指标下的网络信息体系鲁棒性能。仿真结果表明, THINM能够较好反映网络信息体系结构特征, 通过C-SDILNNS指标可以精细刻画多种攻击方式和攻击强度下的体系鲁棒性。     

基于模糊理论与D-S证据理论的FMEA方法

针对传统故障模式及影响分析(failure mode and effect analysis, FMEA)中主观性较强以及权重分配不够合理的问题,提出基于模糊理论与Dempster-Shafer (D-S)证据理论的FMEA方法。首先,参考软件FMEA方法,将故障被检测度引入到硬件FMEA方法中,并应用模糊理论建立模糊评定等级及对应模糊数。其次,提出基于D-S证据理论的专家赋权法合理分配权重。最后,基于风险优先数(risk priority number, RPN)得出各故障模式的风险排序。案例分析表明该方法可以根据评估偏差量来科学地分配权重,使得评估结果更合理、RPN值更准确、故障模式风险排序更客观。该方法能够满足实际需要,在工程实践中值得推广应用。     

基于可用度模型的故障预测与健康管理方法

为了将故障预测与健康管理(prognostics and health management, PHM)技术应用到工程实践中,提出了基于可用度模型的PHM方法。首先通过广义随机Petri网(generalized stochastic Petri nets, GSPN)和连续马尔科夫链(continuous time Markov chain, CTMC)建立基本单元的软硬件可用度模型和健康状态转换图,通过求解微分方程得到基本单元软硬件的可用度数值。然后综合软硬件之间的故障相关性建立基本单元的完整可用度模型,并利用事件调度仿真机制得到其可用度的解。最后将基本单元故障模型同通用的可修系统稳态可用度模型对比,得到“可用度-故障率-维修率”形式的PHM计算模型,并以此作为工程应用中PHM分析的有效手段。     

基于灰色系统理论的软件系统可靠性分析

通过运用灰色系统理论对影响软件系统可靠性行为的各种因素进行分析,给出了软件系统可靠性预测模型,对软件系统失效间隔时间进行了预测,并以海军战术数据系统(the naval tactical data system,NTDS)数据验证了模型。通过关联分析,得到各种因素对软件系统可靠性的影响及其关联度,为软件系统的可靠性评判和推断提供依据,并为下一步提高软件可靠性的途径提供参考。     

威布尔型可修备件需求量的解析算法研究

针对寿命服从Weibull分布、维修时间服从指数分布的可修系统,首先根据“累积失效概率相等”原则,提出一种改进的指数确定方法,能够将Weibull分布等效成为指数分布,然后利用马尔可夫过程理论近似计算备件需求量。根据系统运行过程,设计了一种基于ExtendSim软件的仿真算法用来检验给定备件数量下的保障度,并以马尔可夫系统为例验证了该仿真算法的正确性。在此基础上,通过正交试验分析与设计,对两种指数算法的结果进行比较,结果表明改进算法能够有效降低原算法的保守性。     

动态系统故障的混杂传播特征及建模方法

动态系统的故障传播过程是由离散事件、连续特性及其相互作用共同驱动的,具有显著的混杂特征,为故障规律认知与建模带来了较大的难度。现有研究将故障视为离散随机事件,分析由单元随机故障发生到系统失效的离散故障过程,却忽略了连续特性对故障传播的影响,本质上是对故障混杂传播的工程简化处理,不能真实地描述动态系统的故障规律。首先在分析动态系统故障规律的基础上,给出了离散与连续双维度下的动态系统故障混杂传播的定义,分析了其混杂影响要素以及混杂传播特征;其次,为了完整准确描述混杂特征,借鉴混杂理论在描述离散事件与连续参数相互作用方面的优势,提出了基于随机混杂自动机(stochastic hybrid automata,SHA)的故障混杂传播建模方法;最后通过对某温度控制系统的故障混杂传播过程进行建模和仿真,验证了动态系统故障传播过程中的混杂特征,以及建模方法的可行性。     

设备故障评估新指标及基于ARMA的预测系统

设备故障停机时间受生产调度的影响较大,不能真实反映设备的自身性能,且具有很强的随机性和波动性,不适于直接用来进行自回归移动平均(auto-regressive moving average,ARMA)建模.针对此问题,提出一种设备故障评估指标--设备不可用度,将设备故障停机时间转换为设备不可用度,通过异常点替代和数据平...     

元素失效相依时系统失效概率的计算

针对实际工程系统中元素失效的相依性,提出了元素失效的高阶关联度的定义,基于该定义并利用区间概率理论修改了传统的失效概率计算公式。复杂系统中元素失效的高阶关联度可以通过系统的层次结构和FMEA来确定。当系统中元素失效间存在相依时,关联度的定义和使用不仅使系统失效概率的计算变得容易,而且降低了计算结果的不确定性。实例计算验证了这种方法的正确性。