超音速近空间飞行器结构损伤容错控制技术研究

The project intends to study fault diagnosis and fault-tolerant control research methods for structural damage of supersonic near space vehicles. First, the faulty model for the attitude dynamics system is established. Second, in the state cruising, fault diagnosis and fault tolerant control algorithms are designed for the damaged supersonic near space vehicle based on novel sliding mode control and intelligent control technologies. Finally, the fault detection and fault-tolerant control software are designed to test and verify the proposed FTC algorithms, and then further to modify and optimize them. Based on the above, this project could solve the safety problem of body-structure-damage of supersonic near space vehicle, and make the damaged body repaired and controlled within the allowable time, which can reduce the risk of flying disasters.

本项目拟围绕超音速近空间飞行器的机体结构损伤故障进行故障诊断与容错控制的研究。首先，基于经验算法对超音速近空间飞行器的气动参数进行计算和对比，建立其机体结构损伤模型；其次，在巡航状态下，充分利用新型滑模控制技术与智能控制技术的优势，设计损伤机体姿态控制系统的故障诊断与容错控制算法。最后，设计故障检测与容错控制软件，对所提出的算法进行验证、修正和优化。鉴于上述工作，本项目能够解决超音速近空间飞行器在机体结构损伤情况下的安全性问题，使得受损飞行器能够在可容忍的时间内完成修复并可控，从而减少发生飞行灾难的几率。

本项目围绕超音速近空间飞行器的机体结构损伤故障进行故障诊断与容错控制的研究，主要针对垂直尾翼损伤和发动机故障两种情形进行容错控制方案的设计与验证。首先，基于经验算法对超音速近空间飞行器的气动参数进行计算和对比，建立垂直尾翼的损伤模型；进而在巡航状态下，充分利用新型滑模控制技术与智能控制技术的优势，设计损伤机体姿态控制系统的故障诊断与容错控制算法。其次，针对发动机故障的故障原理，进行了故障建模，并采用新型的滑模Backstepping容错控制方案进行容错。最后，设计故障检测与容错控制软件，对所提出的算法进行验证、修正和优化。鉴于上述工作，本项目在够保证超音速近空间飞行器在机体结构损伤和发动机故障两种故障的情况下的安全性和可靠性问题，具有现实的国防意义。