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申请/专利权人：上海大学

摘要：本发明提供了一种针对航空发动机控制系统执行机构的故障检测方法，包括：将航空发动机控制系统建模为离散时间T‑S模糊模型，针对该模型建立模糊故障检测观测器生成残差信号。设计新的模糊李雅普诺夫函数，并基于该函数建立以线性矩阵不等式形式呈现的充分条件，以保证故障检测系统的故障检测性能。本发明给出了一种有效处理模糊李雅普诺夫函数的方法，从而克服了已有结果的缺陷。最后，采用航空发动机控制系统模型对所提出方法进行仿真验证，结果表明本发明方法能够有效解决航空发动机控制系统执行机构的故障检测问题。

主权项：1.一种针对航空发动机控制系统执行机构的故障检测方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：当在一定的飞行高度和速度的情况下，建立航空发动机控制系统模型，如下所示： 其中nL和nH分别表示发动机的低压转子转速和高压转子转速，mf表示发动机供油量，Ae表示发动机尾喷口面积，f1表示发动机低压转子转速nL的微分随低压转子转速、高压转子转速以及供油量的变化的函数关系，f2表示发动机高压转子转速nH的微分随低压转子转速、高压转子转速以及供油量的变化的函数关系；将航空发动机控制系统建模为离散时间T-S模糊模型，具体如下： yk＝Cxk其中xk和yk分别表示系统状态和测量输出，vk是外部扰动并且是能量有界的，fk是执行器故障；Σ表示求和符号，μixk,i＝1,2,...,r，表示模糊隶属度函数，并且满足μixk≥0和i表示模糊规则序号，r表示模糊规则总数，Ai、Di、Fi和C为系统矩阵；定义隶属函数的前向差分为：Δμixk＝μixk+1-μixk，其中μixk+1表示k+1时刻的隶属函数值，然后建立关于隶属函数前向差分的等式关系，如下所示：Δμixk＝bηixk-μixkη1xk+η2xk+…+ηrxk＝bηixk-μixk其中标量系数b∈[0,1]，ηixk,i＝1,2,...,r表示新的隶属函数，并且与模糊隶属函数μixk具有相同的性质；步骤2：建立模糊故障检测观测器，构造故障检测系统；1测量输出yk被用来作为模糊故障检测观测器的输入，构造如下形式的模糊故障检测观测器： 其中和rk分别是模糊故障检测观测器状态、输出和残差信号，j表示模糊规则序号，Aj和C表示观测器系统矩阵和输出矩阵，L是将要被设计的观测器增益矩阵；定义新变量wk＝[vTkfTk]T以及故障估计误差其中常值矩阵M＝[1…1]T，然后得到如下形式的故障检测系统： 其中 和 2建立故障检测逻辑单元用于判断故障是否发生，其中评价函数Jk如下所示： 其中k表示系统运行时刻，d表示区间[0,k]内的整数，阈值sup表示上确界；当Jk＞Jth时表示系统发生故障，Jk≤Jth表示系统未发生故障；3在扰动为零和故障为零的情况下分别建立模糊李雅普诺夫函数Vk和Vfk分析故障检测系统的性能，如下所示：Vk＝ξTkPμxkξkVfk＝ξTkPfμxkξk其中和并且Pi＞0和Pfi＞0表示李雅普诺夫矩阵；基于上述模糊李雅普诺夫函数，计算相应的前向差分，如下所示：ΔVk＝ξTk+1Pμxk+1ξk+1+ξTkPμxkξk和ΔVfk＝ξTk+1Pfμxk+1ξk+1+ξTkPfμxkξk其中Pμxk＝μ1xkP1+μ2xkP2+…+μrxkPrPfμxk＝μ1xkPf1+μ2xkPf2+…+μrxkPfr和 对于给定的标量系数0≤b≤1；如果存在李雅普诺夫矩阵Pi＞0和Pfi＞0，中间变量矩阵子矩阵Y22＞0，扰动抑制性能指标β1＞0，故障抑制性能指标β2＞0，以及新定义的待求矩阵变量Xj，满足如下不等式： 其中l表示模糊规则序号，Pl和Pfl表示李雅普诺夫矩阵，★表示矩阵的对称项，I为单位矩阵，其它参数已经在步骤2的1中定义；则系统能够实现理想性能；4确定模糊故障检测观测器增益；定义步骤2的3中待求矩阵变量为Xj＝Y22Lj，通过求解步骤2的3中线性矩阵不等式可以得到矩阵Xj和李雅普诺夫矩阵Pi和Pfi，然后模糊故障检测观测器增益可被计算为步骤3：将模糊故障检测观测器产生的残差信号传递给故障检测逻辑单元进行评估，从而实现故障检测的目的。

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百度查询： 上海大学 一种针对航空发动机控制系统执行机构的故障检测方法