Page 51 - 当代控制理论及应用技术概论

第二章 飞行器控制研究

于资源冗余的多余度容错方案，来支持使用较不可靠的器件组成高可靠的飞行控
制系统。为保证系统的高可靠性，主要采用的容错技术包括：冗余、非相似、隔
离、动态重构、应急备份等技术。飞行器高可靠、高安全性对可重构容错飞控系
统的挑战主要表现为：
1. 余度容错结构

飞控系统为适应高可靠性和安全性要求，普遍采用具有较高的通道故障检
测覆盖率的自监控结构，飞控系统普遍设计为多余度容错结构，有的采用了非相
似的硬件和软件，避免同态故障。至今，余度容错结构的选用与设计主要是依据

系统可靠性规范，采用概率论与统计学理论方法来实现的。当我们处理的问题从
平台级余度容错发展到体系级，或更大的基于网络的复杂系统余度容错时，余度
容错系统的设计和验证呼唤新的系统理论和方法支持。
2. 故障检测与诊断方法
当系统发生故障时，系统中的各种量（可测的或不可测的）或它们的一部

分表现出与正常状态不同的特性，这种差异包含了故障信息，故障诊断的任务就
是要找到故障的特征表现，并利用它来进行故障的检测与隔离。基于余度容错结
构的电传飞控系统的测量、计算与伺服执行构成的余度容错系统依靠监控和表决

机制实施故障检测与诊断，可以保证系统的容错能力和可靠性要求。但控制操纵
面的损伤故障检测与诊断涉及到整个闭环飞行控制系统，因此在闭环系统中的各
种不确定性因素（噪声、阵风和模型误差等）会给诊断过程带来影响，增加了检
测的难度。
根据采用的故障特征描述和决策方法的不同形成了不同的故障诊断方法，

概括起来有依赖于模型的故障诊断方法和不依赖于模型的故障诊断方法两大类 .
依赖于模型的方法有基于状态估计的方法和基于参数估计的方法，它们的前提条
件是对诊断对象的模型有确切的了解，建模误差、环境干扰和检测噪声的存在将

破坏残差的独立性，影响故障检测与诊断的准确性 . 不依赖于模型的方法有基于
输入输出信号处理的方法和基于经验知识的方法，这些方法有的不能覆盖所有故
障，有的实时性不满足要求。
平台级飞控系统的故障检测与诊断的基本问题在于进一步减少误报率，提
高实时性。由分布式计算、通信与传感环境下的复杂大系统的故障检测与诊断还

缺乏研究和实践，等待新的概念、理论和方法的出现。

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