基于LMI的H∞鲁棒故障检测方法在飞机控制中的应用

"本文主要探讨了基于LMI（线性矩阵不等式）的H∞鲁棒故障观测器设计，用于解决飞机动态过程中由于噪声干扰导致的故障检测误报问题。通过对系统模型的分析和优化，提出了一个新的观测器结构，以提高故障检测的准确性和鲁棒性。" 在飞机飞行控制系统中，执行机构的故障可能导致严重的飞行安全问题。因此，准确、及时的故障检测至关重要。然而，由于系统的噪声存在，传统的故障检测方法可能会产生虚警或漏报。为了解决这个问题，研究人员已经提出了多种基于观测器的故障诊断技术。 文献中提到，自适应观测器和未知输入观测器虽有一定成效，但在面对噪声时鲁棒性不足。Luenberger观测器虽然鲁棒性较高，但其设计过程复杂。针对这些局限，本研究提出了一种基于LMI的改进方法，旨在简化计算过程并增强鲁棒性。 论文首先介绍了含有噪声和作动器故障的飞控系统的数学模型，这是一个线性定常系统，由状态方程和输出方程描述。系统受到外部干扰Wd(t)和内部故障Ef(t)的影响，而观测器的任务是通过抑制这些干扰来准确识别故障。 为了解决这个问题，研究者构建了一个新的观测器，将其作为残差产生器。利用H∞范数，可以量化残差对系统噪声的鲁棒性。通过最小化噪声到残差输出的传递函数的H∞范数，可以有效地抑制噪声，突出故障信号，从而实现对故障的精确检测。 该方法的核心是运用LMI技术来求解观测器的状态矩阵，确保了设计过程的简便和有效性。通过LMI优化，可以找到最佳的观测器参数，使得在噪声环境下，观测器能快速且准确地检测出故障。 仿真结果表明，所提出的基于LMI的H∞鲁棒故障观测器对输入噪声具有高度的鲁棒性，能够及时准确地检测飞机的动态故障。这种方法对于提高飞行安全性和改善飞行控制系统的可靠性具有重要的实际意义。 这篇论文为飞控系统的故障检测提供了一种新的、有效的方法，通过LMI优化和H∞理论，实现了在噪声环境下的鲁棒故障检测，为后续的故障隔离和系统重构奠定了基础。这种方法不仅简化了设计过程，而且在实际应用中表现出良好的性能，对于航空领域的故障诊断研究具有重要参考价值。