大型飞机非相似余度作动系统关键技术研究

As a new energy configuration for big plane, dissimilar redundant actuation system has two key issues (i.e., efficient driving and reliable operating) haven't been resolved. These two key issues will be researched in this project by using theoretical analysis, simulation research, experimental verification and information fusion method. In the aspect of efficient driving, high-precision dynamic model will be established and the nonlinear strong coupling mechanism will be explained for dissimilar redundant actuation system. On this basis, the efficient parallel driving issue between different principle actuators will solved by proposing synchronization decoupling strategy-based fuzzy adaptive coordinate control. In the aspect of reliable operation, because of the characters of complex structure and various failure types in the dissimilar redundant actuation system, robust observer-based fault diagnosis algorithm will be studied. In order to further enhance the reliability of actuation system, the optimal failure switch algorithm and multiple control surfaces flight performance reconstruction strategy will be researched and the intelligent model switching-based fault tolerant control strategy also will be proposed. The main significance of this project is that some new breakthroughs are expected to be achieved in these two aspects of efficient driving and reliable operation, and we hope that our research results can provide theoretical basis or reference value for designing dissimilar redundant actuation system of China's new big plane.

作为大型飞机上全新的能量配置体系，非相似余度作动系统面临高效驱动与可靠运行等两个关键科学问题。为了解决这两个关键问题，本项目将采用理论分析、仿真研究、实验验证、信息融合等多种方法展开相关研究。在高效驱动方面，将在建立非相似余度作动系统的高精度动态模型与探明非线性强耦合机理的基础之上，提出基于同步解耦的模糊自适应协同控制策略，解决不同原理作动器之间的高效并行驱动问题。在可靠运行方面，将针对非相似余度作动系统结构复杂和故障类型多样等特点，研究基于鲁棒观测器的故障诊断算法，探求非相似余度作动系统最优故障切换算法与多操纵面飞行性能重构策略，构建基于智能模型切换的容错控制策略，进一步提升作动系统的可靠性。本项目的主要意义是通过高效驱动与可靠运行这两方面的研究，在关键技术上有所突破，为我国新型大飞机的非相似余度作动系统的设计提供一定的理论依据或参考价值。

针对大型飞机非相似余度作动系统的高效驱动与可靠运行两个关键问题，本项目按研究计划、围绕研究目标开展三方面研究工作：（1）非相似余度作动系统高精度动态模型建立与非线性耦合机理研究；（2）基于速度同步解耦控制的高效并行驱动算法研究及其性能优化；（3）非相似余度作动系统的故障诊断与智能容错控制研究。.运用状态方程分析方法建立非相似余度作动系统的耦合模型，对不同作动器间的耦合机理进行分析。提出基于运动状态同步的自适应解耦控制算法，消除耦合项对系统输出的影响，同时通过设计参数自适应控制律抑制参数不确定性对系统跟踪性能的影响。针对非相似余度作动系统的缓变型故障，利用凸面体理论，分析控制原系统的四个临界系统，用Lyapunov稳定性理论以及线性矩阵不等式（LMI）方法求解满足缓变型故障可被动容错的控制律。提出了基于性能降级参考模型集的主动容错控制方法，解决非相似余度作动系统的性能降级余度资源的最大化利用问题。通过多维特征提取和在线评估舵效指数判别，建立了基于舵效指数的逐层主动容错控制策略。.本项目通过深入研究，明确了非相似余度作动系统的内在耦合机理，建立了非相似余度系统的强耦合非线性模型，构建了基于运动状态同步的自适应解耦控制器解决相互耦合问题，构建了非相似余度作动系统的逐层主动容错控制策略，突破相关技术难题，完成了研究目标，为我国新型大飞机的分布式、非相似余度作动系统新体系的研制提供一定的理论依据或参考。

内容获取失败，请点击重试