非高斯隨機系統基於熵最佳化的主動容錯濾波

《非高斯隨機系統基於熵最佳化的主動容錯濾波》是依託北京航空航天大學，由張玉民擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：非高斯隨機系統基於熵最佳化的主動容錯濾波
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：張玉民
• 項目類別：面上項目

項目摘要

非高斯隨機系統的主動容錯濾波問題是近年來隨機系統研究的一個熱點問題。由於各類干擾及模型不確定性的影響，非高斯噪聲的建模問題尚未有很好的解決方案。本項目將在採樣數據的基礎上得到採樣機率密度函式，利用熵最佳化原理，研究非高斯系統的主動容錯濾波問題。具體有：基於熵最佳化準則，研究非高斯系統魯棒濾波；在此基礎上研究非高斯系統故障檢測及故障重構問題；深入分析感測器的典型故障及對系統的影響，建立閉環系統故障診斷及容錯策略；以慣性/衛星組合導航為基礎，針對陀螺儀、加速度計和GPS的非高斯輸出特性與常見故障，建立基於熵最佳化的組合導航系統容錯濾波仿真平台,為該方法在導航系統中的套用打下基礎。

結題摘要

依據項目研究計畫，主要進行了三方面的研究工作。第一，基於採樣數據和熵最佳化原則研究了非高斯隨機系統數學建模問題，其一是利用動態神經網路進行參數辨識，建立非高斯非線性系統模型，其二是固化已建模型參數，利用動態神經網路進一步對不確定項、干擾及故障進行建模，並將其套用到直流電機的負載觀測研究中。第二，針對無人機系統進行了故障檢測、隔離與主動容錯工作。首先設計故障檢測濾波器，利用殘差進行故障檢測，利用殘差方向進行故障隔離，並採用卡爾曼濾波器進行故障參數線上估計；針對部分損失的故障利用補償控制指令進行容錯設計，針對完全損失的故障，利用硬體冗餘，通過控制器重構進行容錯設計。第三，建立了無人機研究仿真平台。該平台可以實現機上直流電動機負載及故障估計，可以實現無人機控制器和感測器故障的檢測、隔離和線上估計以及基於不同故障的容錯調度。 依託項目，總計發表學術論文7篇（3篇期刊論文，4篇學術會議），對於熵最佳化主動錯濾波理論的研究起到了推動作用。針對單個故障，利用殘差進行故障報警，利用殘差方向進行故障隔離策略取得了很好的仿真效果，這對推動該方法在無人機故障診斷與容錯控制的套用具有重要的參考價值。依託項目，培養了8名碩士研究生，其中已有4名畢業，4名在讀。