基于Matlab Simulink的仿真環(huán)境的設計

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1、窗體頂端摘要：本文的目的是提出一個基于Matlab/Simulink的仿真環(huán)境的設計和測試發(fā)展間接和直接適應飛行控制律容錯能力，以應對執(zhí)行器和傳感器故障的發(fā)生。設計/方法/方式-模擬環(huán)境，采用模塊化結構和詳細的圖形用戶界面仿真方案最多?；谧顑?yōu)控制的設計和頻域實施間接自適應飛行控制律參數(shù)估計。直接自適應飛行控制律包括非線性動態(tài)參考標稱飛行條件下進行的反演人工NNS為補償后，驅動器發(fā)生反轉的錯誤和不正常的飛行條件下增強或傳感器故障。依靠神經估計的故障檢測，識別計劃的制定和實施。仿真環(huán)境為容錯飛行控制律的評價和驗證提供了一個寶貴的平臺。研究限制/影響，這種靈活性允許的，如各種設計問

2、題調查：管制條例架構（包括神經類型的選擇隆胸），調整神經網(wǎng)絡的參數(shù)，參數(shù)識別技術的選擇，反控制飽和技術的影響,選擇和調整控制分配方案，以及故障檢測和鑒定計劃的選擇和調整。獨創(chuàng)性/價值-駐留在發(fā)展本研究工作的新穎性和集成一個全面的模擬環(huán)境允許非常詳細的控制律驗證核實執(zhí)行器和傳感器故障檢測性能的目的，識別和適應計劃。關鍵詞：容錯，飛行模擬，飛行控制，神經網(wǎng)絡1.介紹近年來對設計和開發(fā)的智能飛行能夠處理故障和故障的控制律執(zhí)行器和傳感器已進行了廣泛的研究工作。通過這些努力許多適應飛行控制方法已開發(fā)（斯坦伯格1999年）?；谶m應飛行控制可以大概歸類為間接，直接和混合。間接方法（哈格曼等

3、人，2003年摩納哥等，2004;博斯科維奇等，2001）依靠實時參數(shù)通過重構控制律適應參數(shù)的識別（PID）。直接的方法（Calise和夏爾馬，2000;Kaneshige等，2000;krishnakumar等，2003;威廉姆斯-海耶斯，2005年）使用是適應和補償為目的，而不是衡量誤差。最近介紹了混合自適應控制方法（Nguyen，2006年，2007年）相結合的元素直接和間接方法。制定一個全面的具有挑戰(zhàn)性的任務，綜合解決整個飛行包線的容錯飛行控制中存在執(zhí)行器和傳感器故障需要廣泛模擬支持的問題。一個仿真環(huán)境的設計，測試，直接和間接適應飛行控制和評價與容錯功能已發(fā)展在國家航空

4、航天局的支持西弗吉尼亞大學（西弗吉尼亞）智能飛行控制系統(tǒng)（政府間化學品安全論壇）的方案上（波音，1999年威廉姆斯-海耶斯，2005年）。本文的目的是大綱的設計和發(fā)展的WVU政府間化學品安全論壇模擬器。以下主要特點可在仿真環(huán)境存在：l間接或直接自適應控制方法的選擇;l用間接方法選擇不同的PID方法;l用直接的辦法選擇不同的神經擴增l選擇不同的故障情況，包括選擇作者發(fā)生故障的組件，故障類型，時間發(fā)生幅度;l模擬輸入/輸出的選擇......2.仿真環(huán)境的一般架構在西弗吉尼亞的FCS模擬器的設計旨在提供高可攜性，多功能，靈活的工具，解決了自適應容錯飛行控制系統(tǒng)的研究，開發(fā)，設計相關的

5、各種問題。計算環(huán)境的選擇是Matlabw和Simulinkw。飛行動力學與控制（FDC）工具箱（Rauw，1998年）提供的解決，包括大氣湍流運動方程的一般框架。圖形顯示和飛行員互動，動態(tài)模型接口與飛行員視覺設計模擬器（AVDS）仿真包（Rassmussen，2000年）。飛機的飛行動態(tài)模型可以使用操縱桿或一組預先錄制的命令編程。圖形用戶界面（GUI）菜單用于設置模擬場景。在西弗吉尼亞政府間化學品安全論壇模擬器的總體結構包括五大模塊：l飛機模型模塊;l控制系統(tǒng)模塊;l執(zhí)行器和傳感器故障模式;l故障檢測和鑒定（FDI）的計劃;l用戶界面概述的主要模塊和它們之間的相互作用的一般框圖

6、如圖1所示。3.飛機模型模塊飛機模型模塊包括三個主要部分組成：風和湍流模型，飛機運動的動力學方程，空氣動力學數(shù)據(jù)庫。工具箱，用于實現(xiàn)預先確定的方向和幅度的動蕩和恒風德賴登模型。工具箱中的“求解運動方程”進行了修改，以適應每個控制表面的氣動力和氣動力矩的計算。此特定功能的執(zhí)行器故障建模的過程是必要的。氣動數(shù)據(jù)庫的結構與查找表，這是一個或多個動態(tài)變量的功能。神經網(wǎng)絡（PTNN）作為非線性插值可以用來代替。在政府間化學品安全論壇項目實施的空氣動力學模型推導出一個高性能軍用飛機從一個非線形分布由美國宇航局于1990年學術機構內的學生設計競賽（Antoniewicz等，1988）的模型。

7、模擬美國宇航局的政府間化學品安全論壇的F-15研究飛機的空氣動力學造型除了通過定制的通用模型。集體和差動尾翼，差動副翼和方向舵的控制律生成的命令。查找表分為代表個別控制面的的氣動貢獻，包括雙舵以適應執(zhí)行器故障模型。4.控制系統(tǒng)模塊4.1間接自適應控制律間接適應控制法由兩部分組成。第一部分確定的命令參數(shù)，如飛機的穩(wěn)定性和控制衍生工具使用。在西弗吉尼亞政府間化學品安全論壇模擬器基準的實現(xiàn)依賴于隨機最優(yōu)前饋和反饋技術（SOFFT）（Halyo，1992）。這套控制律已提供飛行條件下可取的質量處理的