طراحی یکپارچه سیستم کنترل پرواز و سیگنال کمکی تشخیص عیب فعال با استفاده از یک رویکرد چند - مدله

سیستم‌های کنترل پرواز به عنوان نمونه ای از سیستم‌ های غیرخطی، میبایست هواپیما را در شرایط سالم و معیوب با رعایت محدودیت های عملکردی پایدار نمایند. در این مقاله، نخست، مدل غیرخطی سیستم پرواز هواپیما بر اساس نقاط کار از پیش تعیین شده و همچنین مدل های سالم و معیوب هواپیما، به فرم یک سیستم چند- مدله تبدیل شده است. به منظور حذف اثر نامطلوب مخفی سازی عیوب سیستم پرواز ناشی از چند- مدله سازی و اعمال کنترل کننده به سیستم غیرخطی، مسئله طراحی یکپارچه سیستم کنترل پرواز مبتنی بر تشخیص عیب فعال تدوین شده است. صورت مسئله پیشنهادی با رویکرد طراحی یک کنترل کننده استاتیکی و مرتبه-ثابت، با فرض مرتبه-کامل با قابلیت کاهش مرتبه، به نحوی تدوین شده است که علاوه بر تضمین پایداری کلیه مدل های سیستم سالم و معیوب و برآورده نمودن شاخص های عملکردی، بتواند سیگنال کمکی تشخیص عیب فعال را به صورت بهینه طراحی نماید. برای حل مسئله پیشنهادی، یک راه حل عددی با استفاده از الگوریتم ژنتیک ارائه شده است. سپس با استفاده از روش پیشنهادی، دو کنترل کننده ی مرتبه-کامل و کاهش- مرتبه یافته برای یک هواپیما با در نظرگرفتن شرایط کاهش عملکرد عملگر، طراحی شده است. نتایج شبیه سازی گویای توانایی روش پیشنهادی در برآورده سازی اهداف کنترلی و طراحی سیگنال کمکی تشخیص عیب فعال می باشند.

integrated design of flight control system and auxiliary signal of active fault detection using a multi-model approach

a flight control system (fcs) as an example of nonlinear systems should be stabilizing the airplane in healthy and faulty modes with the desired performance. in this paper, first, the nonlinear model of the flight system (fs) is linearized in predefined operating points, and the airplane’s healthy and faulty modes convert to a multi-model system. to eliminate the undesired effect of multi-modeling and the controller robustness that usually causes to mask the faults in fss, the problem of integrated design of fcs based on active fault detection (afd) is formulated. the proposed problem concluded to design the optimal auxiliary signal of afd and a static, fixed, and full-order controller with the capability in reduced-order design. the fcs guarantees to stabilize all of the healthy and faulty models and to satisfy the performance constraints. in the following, to solve the formulated problem, a numerical solution based on the genetic algorithm is proposed. to evaluate the proposed method, two full-order and reduced-ordered controllers are designed for an aircraft in the case of actuator degradation conditions. the simulation results show the ability of the proposed method to meet the control objectives and design the auxiliary signal for afd.