基于滑模观测器的故障诊断技术及其在飞控系统中的应用研究

论文摘要

本文主要研究了一种基于滑动模态观测器（SMO）的控制系统执行器故障诊断的方法,并将该方法应用于一类民航机研究模型（RCAM）的故障诊断中。（1）文中首先简要介绍了课题的研究基础（控制系统故障诊断技术）:主要包括故障诊断的基本概念和主要内容,故障诊断的基本方法以及故障诊断的发展历史、现状及其前景。（2）然后,在前人相关研究的基础上,提出了一种针对线性扰动系统而设计的基于滑动模态观测器（SMO）的控制系统故障诊断的方法,该方法利用滑模观测器与执行器的输出构造残差信号,可以直接而有效地检测、隔离和估计系统故障,同时证明了所设计的滑模观测器的稳定性。（3）接着,将这种基于滑模观测器的故障诊断方法应用于一类民航机研究模型（RCAM）的故障诊断中,其仿真结果证明了该方法的有效性。（4）此外,运用Visual C++ & OpenGL,MultiGen-Pradigm Creator, Skin++等三维仿真与建模工具对飞控系统进行了三维可视化仿真演示。（5）最后,对全文进行了概括性总结,并提出了进一步的研究展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 研究背景与现状
• 1.2.1 控制系统故障诊断技术的概述
• 1.2.2 控制系统故障诊断技术的常用方法概述
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 控制系统故障诊断技术的发展
• 1.3.2 基于观测器的故障诊断技术的研究情况
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 基于观测器的故障诊断技术以及滑模变结构控制的基础知识
• 2.1 滑模变结构控制的基础知识
• 2.1.1 变结构控制发展历史
• 2.1.2 滑模变结构控制基本原理
• 2.1.3 滑模变结构控制理论的研究方向
• 2.1.4 滑模变结构控制应用
• 2.2 基于观测器的故障诊断技术
• 2.2.1 观测器的介绍
• 2.2.2 观测器的分类
• 2.2.3 基于观测器的故障诊断技术的基本原理
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于滑模观测器的线性不确定系统的故障诊断
• 3.1 引言
• 3.2 滑模观测器
• 3.2.1 Utkin 观测器
• 3.2.2 Walcott-Zak 观测器
• 3.3 基于滑模观测器的故障诊断
• 3.3.1 系统模型
• 3.3.2 滑模观测器的设计与故障诊断
• 3.4 仿真实例——在民航机研究模型执行机构故障诊断中的应用
• 3.4.1 民航机研究模型（RCAM）
• 3.4.2 仿真实验及其仿真结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 飞行控制系统的三维视景可视化仿真
• 4.1 引言
• 4.2 三维图形仿真技术的基本概念
• 4.2.1 三维坐标系统
• 4.2.2 纹理映射
• 4.2.3 光照及颜色
• 4.2.4 隐藏面删除技术
• 4.2.5 明暗处理
• 4.2.6 三维图形的变换技术
• 4.3 OpenGL 概述
• 4.3.1 OpenGL 基本功能与操作
• 4.3.2 OpenGL 的体系结构
• 4.3.3 OpenGL 图形处理流程式
• 4.3.4 OpenGL 图形绘制方式
• 4.3.5 OpenGL 图形开发库
• 4.4 OpenGL 在 Windows 环境下的初始化
• 4.4.1 OpenGL 的绘图描述表（RC）
• 4.4.2 OpenGL 在 Windows 环境下的初始化步骤
• 4.4.3 创建RGB 调色板
• 4.4.4 创建绘图描述表
• 4.4.5 OpenGL 绘图环境的初始化设定
• 4.5 三维仿真应用程序框架结构
• 4.5.1 Windows 应用程序框架结构
• 4.5.2 三维仿真应用程序的结构组成
• 4.5.3 三维仿真应用程序的运行调度机制
• 4.6 三维场景的层次结构
• 4.7 OpenGL 对场景的操作机制
• 4.8 三维场景的无耦合旋转变换原理
• 4.9 权限验证模块
• 4.10 外部三维模型的读取与绘制
• 4.10.1 MS3D 模型的读取与绘制
• 4.10.2 基于 Creator 的虚拟飞机模型
• 4.11 三维视景的模拟仿真
• 4.11.1 地形模拟概述
• 4.11.2 飞机尾焰的绘制
• 4.12 软件的高级界面编程技术
• 4.12.1 Skin++在 Visual C++ 中的调用方法
• 4.12.2 Skin++ 静态链接库文件列表
• 4.13 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 全文的工作总结
• 5.2 后续工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间的学术论文与科研情况