以無人機飛行控制系統(tǒng)為代表的天地大回路控制系統(tǒng)為對象,用馬爾科夫過程分別描述導(dǎo)航系統(tǒng)故障過程和完好性監(jiān)測過程,在保持閉環(huán)系統(tǒng)隨機穩(wěn)定性的前提下,討論了系統(tǒng)噪聲與完好性監(jiān)測延遲時間的關(guān)系,給出了一種確定完好性檢測延遲時間范圍的搜索算法,并進行了仿真驗證。 

【文章來源】：科技導(dǎo)報. 2019,37(13)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

最大告警時間搜索算法流程圖Fig.1MaxTTAsearchalogrithmflowtˉ的搜索策略為在給定的組合（Di，Ej）下

科技導(dǎo)報2019，37（13）www.kjdb.org選擇Qkj=1，k∈S={1,2}，i∈R={1,2}。系統(tǒng)初始穩(wěn)定，在（0≤D≤0.35，0≤E≤0.15）的范圍內(nèi)進行搜索，設(shè)定D正方向上步長為0.05，E正方向上步長為0.03。對tˉ的搜索為每次系統(tǒng)穩(wěn)定性發(fā)生變化后，搜索步長變?yōu)楝F(xiàn)有步長的十分之一。仿真結(jié)果如圖2所示。圖2系統(tǒng)噪聲與完好性監(jiān)測告警時間關(guān)系Fig.2RelationbetweensystemnoiseandTTA表1穩(wěn)定區(qū)域邊界數(shù)據(jù)Table1Dataofstabilityregion圖2左側(cè)為穩(wěn)定區(qū)域邊界的三維圖，可以看出使系統(tǒng)穩(wěn)定的區(qū)域呈類似四面體的形狀。右側(cè)為三維圖中（D，E）平面的等高線圖，原點處為最高點。仿真得到tˉ邊界的具體數(shù)據(jù)如表1所示。從中可以看出，系統(tǒng)的穩(wěn)定區(qū)域位于原點附近的區(qū)域。隨著D、E的增大，即系統(tǒng)所處的噪聲環(huán)境越來越惡劣，tˉ的上限逐漸變校這說明為了保持系統(tǒng)穩(wěn)定，對完好性監(jiān)測的快速性提出了更高的要求。7.2穩(wěn)定性驗證如果某系統(tǒng)的噪聲情況是D=0.1，E=0.06，則從上面已經(jīng)得到的穩(wěn)定區(qū)域可以看出，為保持系統(tǒng)穩(wěn)定，完好性監(jiān)測告警時間的允許范圍是：0≤tˉ≤0.29。如果選取tˉ=0.2，根據(jù)定理2，可得4個Pki結(jié)果如圖3所示�？梢娊Y(jié)果都大于零并且穩(wěn)定有界，說明該完好性監(jiān)測告警時間標(biāo)準(zhǔn)的選擇保持了系統(tǒng)穩(wěn)定。如果完好性監(jiān)測告警時間超過了限制，選為tˉ=0.80，仿真可得Pki（圖4）。Pki呈發(fā)散狀態(tài)，說明完好性監(jiān)測告警時間選擇不當(dāng)造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。8結(jié)論將帶馬爾科夫參數(shù)的控制系統(tǒng)模型思想應(yīng)用于考慮完好性監(jiān)測的天地大回路控制系統(tǒng)，給出了在保持系統(tǒng)均方指數(shù)穩(wěn)定的前提下，在不同的系統(tǒng)噪聲環(huán)境中，確定

科技導(dǎo)報2019，37（13）www.kjdb.org選擇Qkj=1，k∈S={1,2}，i∈R={1,2}。系統(tǒng)初始穩(wěn)定，在（0≤D≤0.35，0≤E≤0.15）的范圍內(nèi)進行搜索，設(shè)定D正方向上步長為0.05，E正方向上步長為0.03。對tˉ的搜索為每次系統(tǒng)穩(wěn)定性發(fā)生變化后，搜索步長變?yōu)楝F(xiàn)有步長的十分之一。仿真結(jié)果如圖2所示。圖2系統(tǒng)噪聲與完好性監(jiān)測告警時間關(guān)系Fig.2RelationbetweensystemnoiseandTTA表1穩(wěn)定區(qū)域邊界數(shù)據(jù)Table1Dataofstabilityregion圖2左側(cè)為穩(wěn)定區(qū)域邊界的三維圖，可以看出使系統(tǒng)穩(wěn)定的區(qū)域呈類似四面體的形狀。右側(cè)為三維圖中（D，E）平面的等高線圖，原點處為最高點。仿真得到tˉ邊界的具體數(shù)據(jù)如表1所示。從中可以看出，系統(tǒng)的穩(wěn)定區(qū)域位于原點附近的區(qū)域。隨著D、E的增大，即系統(tǒng)所處的噪聲環(huán)境越來越惡劣，tˉ的上限逐漸變校這說明為了保持系統(tǒng)穩(wěn)定，對完好性監(jiān)測的快速性提出了更高的要求。7.2穩(wěn)定性驗證如果某系統(tǒng)的噪聲情況是D=0.1，E=0.06，則從上面已經(jīng)得到的穩(wěn)定區(qū)域可以看出，為保持系統(tǒng)穩(wěn)定，完好性監(jiān)測告警時間的允許范圍是：0≤tˉ≤0.29。如果選取tˉ=0.2，根據(jù)定理2，可得4個Pki結(jié)果如圖3所示�？梢娊Y(jié)果都大于零并且穩(wěn)定有界，說明該完好性監(jiān)測告警時間標(biāo)準(zhǔn)的選擇保持了系統(tǒng)穩(wěn)定。如果完好性監(jiān)測告警時間超過了限制，選為tˉ=0.80，仿真可得Pki（圖4）。Pki呈發(fā)散狀態(tài)，說明完好性監(jiān)測告警時間選擇不當(dāng)造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。8結(jié)論將帶馬爾科夫參數(shù)的控制系統(tǒng)模型思想應(yīng)用于考慮完好性監(jiān)測的天地大回路控制系統(tǒng)，給出了在保持系統(tǒng)均方指數(shù)穩(wěn)定的前提下，在不同的系統(tǒng)噪聲環(huán)境中，確定

【參考文獻】：
期刊論文
[1]�；鵍PALS系統(tǒng)完好性技術(shù)分析[J]. 湯衛(wèi)紅.  現(xiàn)代導(dǎo)航. 2016(06)
[2]無人機研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 胡中華,趙敏.  航空科學(xué)技術(shù). 2009(04)
[3]帶馬爾科夫參數(shù)的容錯控制系統(tǒng)中系統(tǒng)噪聲與故障診斷檢測延遲時間的關(guān)系[J]. 高飛,張洪鉞.  航天控制. 2004(06)

博士論文
[1]GNSS完好性監(jiān)測體系及輔助性能增強技術(shù)研究[D]. 蘇先禮.上海交通大學(xué) 2013
[2]衛(wèi)星導(dǎo)航用戶端自主完好性監(jiān)測理論問題研究[D]. 楊傳森.南京航空航天大學(xué) 2011

碩士論文
[1]無人機自主航跡規(guī)劃與地面測控技術(shù)研究[D]. 沈自然.南京航空航天大學(xué) 2011



本文編號：3508535