Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cải tiến bù thích ứng cho máy bay chiến đấu biến thể với nhiều lỗi thông qua quan sát viên mở rộng
Tóm tắt
Nghiên cứu này nhằm phát triển một hệ thống điều khiển chịu lỗi để giải quyết thách thức sửa chữa tự động đa lỗi trong các điều kiện bay có cấu trúc biến đổi của máy bay chiến đấu. Trong hệ thống máy bay chiến đấu cổ điển, gia tăng của tham số trạng thái được sử dụng để biểu thị tham số cấu trúc biến đổi. Để minh họa khả năng áp dụng rộng rãi của kỹ thuật này, các lỗi mất mát và thiên lệch cảm biến và bánh lái được xây dựng. Quan sát viên mở rộng được thiết kế để đồng thời đo lường lỗi, trạng thái và nhiễu. Hơn nữa, các hàm điều hòa được thiết kế để nhanh chóng thích nghi với sự thay đổi cấu hình của máy bay chiến đấu, các nhiễu biến đổi theo thời gian, và để ước lượng tất cả các lỗi. Các hàm điều hòa tương tự cũng xuất hiện trong thiết kế của các thuật toán tự sửa chữa lỗi, tức là, các bộ điều khiển chịu lỗi thích ứng với các hàm điều hòa biến đổi, đồng thời sửa chữa lỗi mất mát và thiên lệch của bánh lái và cảm biến. Việc xác minh tính hiệu quả của phương pháp được thực hiện thông qua các mô phỏng bán vật lý, trong khi hàm Lyapunov chứng minh tính ổn định của hệ thống.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
J. J. Liu, M. W. Sun, Z. Q. Chen, and Q. L. Sun, “High AOA decoupling control for aircraft based on ADRC,” Journal of Systems Engineering and Electronics, vol. 31, no. 2, pp. 393–402, 2020.
T. P. Neal and R. E. Smith, “A flying qualities criterion for the design of fighter flight-control systems,” AIAA Journal of Aircraft, vol. 8, no. 10, pp. 803–809, 2015.
K. Y. Hu, W. J. Sun, and C. X. Yang, “Improved adaptive fault-tolerant control of a variable structure fighter with multiple faults based on an extended observer,” Mathematical Problems in Engineering, vol. 2022, Article ID 4607538, 2022.
W. H. Lv, “Finite time adaptive fault-tolerant control for nonlinear MIMO systems with actuator faults,” International Journal of Control, Automation, and Systems, vol. 20, no. 1, pp. 99–108, 2022.
H. Liu, X. Wang, X. R. Yang, and X. N. Yang, “Robust adaptive fault-tolerant containment control of networked heterogeneous agent systems with multiple active leaders and mismatched affine uncertainties,” International Journal of Control, Automation, and Systems, vol. 20, no. 1, pp. 128–136, 2022.
K. Gao, J. Song, X. Wang, and H. Li, “Fractional-order proportional-integral-derivative linear active disturbance rejection control design and parameter optimization for hypersonic vehicles with actuator faults,” Tsinghua Science and Technology, vol. 26, no. 1, pp. 9–23, 2021.
P. Kou, J. Wang, and D. L. Liang, “Powered yaw control for distributed electric propulsion aircraft: a model predictive control approach,” IEEE Transactions on Transportation Electrification, vol. 7, no. 4, pp. 3006–3020, 2021.
Q. Shen, C. F. Yue, H. G. Cher, and D. W. Wang, “Active fault-tolerant control system design for spacecraft attitude maneuvers with actuator saturation and faults,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 66, no. 5, pp. 3763–3772, 2019.
Y. Z. Meng, B. Jiang, R. Y. Qi, and J. Liu, “Fault-tolerant anti-windup control for hypersonic vehicles in reentry based on ISMDO,” Journal of the Franklin Institute-Engineering and Applied Mathematics, vol. 355, no. 5, pp. 2067–2090, 2017.
D. Z. Xu, B. Jiang, and P. Shi, “Robust NSV fault-tolerant control system design against actuator faults and control surface damage under actuator dynamics,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 62, no. 9, pp. 5919–5928, 2015.
C. C. Zhou, Q. Chang, H. D. Zhao, M. Y. Ji, and Z. K. Shi, “Fault tree analysis with interval uncertainty: A case study of the aircraft flap mechanism,” IEEE Transactions on Reliability, vol. 70, no. 3, pp. 944–956, 2021.
J. Cai and D. Q. Dai, “Inspection interval optimization for aircraft composite structures with dent and delamination damage,” Journal of Systems Engineering and Electronics, vol. 32, no. 1, pp. 252–260, 2021.
K. Z. Han, J. Feng, Q. Zhao, P. Jiang, and X. H. Wang, “Robust constrained predictive fault-tolerant control with generalized input parameterization and event-triggered regulation: Design and experimental results,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 68, no. 9, pp. 8615–8625, 2021.
K. Y. Hu, W. H. Li, and Z. A. Cheng, “Hybrid adaptive fault-tolerant control for compound faults of hypersonic vehicle,” IEEE Access, vol. 9, pp. 56927–56939, 2021.
G. F. Ma, C. Chen, Y. Y. Lyu, and Y. N. Guo, “Adaptive backstepping-based neural network control for hypersonic network control for hypersonic reentry vehicle with input constraints,” IEEE Access, vol. 6, pp. 1954–1966, 2018.
X. Yu, Y. Fu, P. Li, and Y. M. Zhang, “Fault-tolerant aircraft control based on self-constructing fuzzy neural networks and multivariable SMC under actuator faults,” IEEE Transactions on Fuzzy Systems, vol. 26, no. 4, pp. 2324–2335, 2018.
J. Niu, F. Y. Chen, and G. Tao, “Nonlinear fuzzy fault-tolerant control of hypersonic flight vehicle with parametric uncertainty and actuator fault,” Nonlinear Dynamics, vol. 92, no. 3, pp. 1299–1315, 2018.
X. L. Shao, Y. Shi, and W. D. Zhang, “Fault-tolerant quantized control for flexible air-breathing hypersonic vehicles with appointed-time tracking performances,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 57, no. 2, pp. 1261–1273, 2021.
T. Youssef, M. Chadli, H. R. Karimi, and R. Wang, “Actuator and sensor faults estimation based on proportional integral observer for T-S fuzzy model,” Journal of the Franklin Institute-Engineering and Applied Mathematics, vol. 354, no. 6, pp. 2524–2542, 2016.
Z. F. Gao, B. Jiang, P. Shi, and Y. H. Chen, “Sensor fault estimation and compensation for microsatellite attitude control systems,” International Journal of Control, Automation, and Systems, vol. 8, no. 2, pp. 228–237, 2010.
H. Sun, J. G. Yan, Y. H. Qu, and J. Ren, “Sensor fault-tolerant observer applied in UAV anti-skid braking control under control input constraint,” Journal of Systems Engineering and Electronics, vol. 28, no. 1, pp. 126–136, 2017.
F. Y. Chen, G. Q. Jiang, and C. Y. Wen, “Sensor cascading fault estimation and control for hypersonic flight vehicles based on a multidimensional generalised observer,” International Journal of Robust & Nonlinear Control, vol. 29, no. 10, pp. 3027–3041, 2019.
J. Zhang, S. Li, and Z. R. Xiang, “Adaptive fuzzy finite-time fault-tolerant control for switched nonlinear large-scale systems with actuator and sensor faults,” Journal of the Franklin Institute-Engineering and Applied Mathematics, vol. 357, no. 16, pp. 11629–11644, 2020.
F. Y. Chen, J. Niu, and G. Q. Jiang, “Nonlinear fault-tolerant control for hypersonic flight vehicle with multi-sensor faults,” IEEE Access, no. 6, pp. 25427–25436, 2018.
K. Y. Hu, W. J. Sun, and C. X. Yang, “Adaptive fault-tolerant control for flexible variable structure spacecraft with actuator saturation and multiple faults,” Applied Sciences-Basel, vol. 12, no. 11, pp. 1–23, 2022.
T. Han, Q. L. Hu, H. S. Shin, A. Tsourdos, and M. Xin, “Incremental twisting fault tolerant control for hypersonic vehicles with partial model knowledge,” IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 18, no. 2, pp. 1050–1060, 2022.
K. Y. Hu, F. Y. Chen, and Z. A. Cheng, “Fuzzy adaptive hybrid compensation for compound faults of hypersonic flight vehicle,” International Journal of Control, Automation, and Systems, vol. 19, no. 6, pp. 2269–2283, 2021.
J. J. Xiong, G. B. Zhang, J. X. Wang, and T. H. Yan, “Improved sliding mode control for finite-time synchronization of nonidentical delayed recurrent neural networks,” IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, vol. 31, no. 6, pp. 2209–2216, 2020.
L. Q. Xia, P. H. Hu, K. L. Ma, and L. Yang, “Research on measurement modeling of spherical joint rotation angle based on RBF-ELM network,” IEEE Sensors Journal, vol. 21, no. 20, pp. 23118–23124, 2021.
H. Gao, Y. D. Song, and C. Y. Wen, “Backstepping design of adaptive neural fault-tolerant control for MIMO nonlinear systems,” IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, vol. 28, no. 11, pp. 2605–2613, 2017.
Q. Kang, W. Wang, and Y. Liu, “Adaptive robust fuzzy control for a class of uncertain nonlinear systems in pure-feedback form,” Automatica, vol. 38, no. 8, pp. 1365–1372, 2002.
Y. Y. Min and Y. G. Liu, “Fractional order Barbalats’ lemma and its applications in the stability of fractional order nonlinear systems,” Mathematical Modelling and Analysis, vol. 22, no. 4, pp. 503–513, 2017.