容錯飛行控制系統(tǒng)可靠性理論與技術(shù)

目錄前言第1章 概論 11.1 飛機操縱系統(tǒng)的發(fā)展 11.1.1 飛機操縱系統(tǒng)的發(fā)展階段 11.1.2 電傳操縱系統(tǒng)的特點 41.1.3 電傳操縱系統(tǒng)的挑戰(zhàn) 91.2 容錯飛行控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 101.2.1 余度技術(shù) 111.2.2 故障診斷與監(jiān)控技術(shù) 111.2.3 容錯技術(shù) 111.2.4 容錯控制技術(shù) 131.3 容錯控制系統(tǒng)可靠性技術(shù)的發(fā)展 161.3.1 動態(tài)故障樹分析法 171.3.2 多態(tài)系統(tǒng)理論 181.3.3 Petri網(wǎng)方法 181.3.4 可靠性優(yōu)化分析方法 191.4 容錯飛行控制系統(tǒng)可靠性分析特點 191.4.1 軟硬件的相關(guān)性 191.4.2 故障的時序性和系統(tǒng)的重構(gòu)性 201.4.3 系統(tǒng)的動態(tài)性能 211.4.4 系統(tǒng)的復(fù)雜性 21線上習(xí)題 22線下習(xí)題 22參考文獻 22第2章 基于統(tǒng)計的可靠性理論 262.1 概率統(tǒng)計理論 262.2 可靠性概念及其定量指標 272.2.1 可靠性的基本概念 272.2.2 不可修產(chǎn)品可靠性度量指標 302.2.3 可修產(chǎn)品可靠性度量指標 342.2.4 系統(tǒng)可靠性度量 362.3 常用的統(tǒng)計分布 382.3.1 二項分布 382.3.2 泊松分布 392.3.3 指數(shù)分布 402.3.4 正態(tài)分布 412.3.5 對數(shù)正態(tài)分布 422.3.6 威布爾分布 42線上習(xí)題 44線下習(xí)題 44參考文獻 45第3章 基于失效物理的可靠性理論 493.1 材料的退化規(guī)律 493.1.1 材料參數(shù)的退化模型 493.1.2 材料退化的彈性變形 533.1.3 材料退化的塑性變形模型 553.1.4 材料退化的擴散模型 573.1.5 材料的蠕變過程 583.1.6 材料的應(yīng)力松弛 593.2 基于疲勞損傷的可靠性度量 613.2.1 循環(huán)載荷作用規(guī)律 613.2.2 基于疲勞損傷可靠性度量 653.2.3 疲勞壽命預(yù)測方法 653.3 基于磨損的可靠性度量 683.3.1 磨損的一般規(guī)律 683.3.2 磨損可靠性度量 723.4 基于老化的可靠性表征 723.4.1 考慮溫度的老化機理 723.4.2 多場耦合作用下的老化機理 743.4.3 老化可靠性度量 763.5 基于失效物理的可靠性 76線上習(xí)題 79線下習(xí)題 80參考文獻 81第4章 基于成功的系統(tǒng)可靠性分析方法 844.1 基于可靠性框圖的可靠性分析方法 844.1.1 串聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型 844.1.2 并聯(lián)系統(tǒng)可靠性模型 864.1.3 并串聯(lián)可靠性模型和串并聯(lián)可靠性模型 874.1.4 表決系統(tǒng)可靠性模型 884.1.5 貯備系統(tǒng)可靠性模型 904.2 網(wǎng)絡(luò)分析法 954.2.1 網(wǎng)絡(luò)的基本概念 954.2.2 求網(wǎng)絡(luò)最小路的方法 964.2.3 最小路不交化 1014.2.4 網(wǎng)絡(luò)可靠度的計算 104線上習(xí)題 104線下習(xí)題 105參考文獻 105第5章 面向故障的系統(tǒng)可靠性分析方法 1085.1 可修系統(tǒng)和馬爾可夫過程 1085.1.1 馬爾可夫過程 1085.1.2 單部件可用度建模 1095.1.3 串聯(lián)可修系統(tǒng)可用度建模 1115.1.4 并聯(lián)可修系統(tǒng)可用度建模 1135.1.5 狀態(tài)轉(zhuǎn)移鏈法 1155.2 故障樹分析方法 1205.2.1 故障樹分析法 1205.2.2 故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù) 1285.2.3 故障樹的定性分析 1315.2.4 故障樹的定量評定 1335.2.5 動態(tài)故障樹分析 1345.2.6 重要度 138線上習(xí)題 142線下習(xí)題 142參考文獻 144第6章 元件可靠性設(shè)計方法 1486.1 電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計方法 1496.1.1 電子產(chǎn)品的容差分析 1496.1.2 電磁兼容設(shè)計 1516.1.3 熱設(shè)計 1536.2 機械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計方法 1556.2.1 靜強度的可靠性設(shè)計 1576.2.2 應(yīng)力和強度分布及分布參數(shù)的確定 1586.2.3 各類強度-應(yīng)力分布的可靠度計算 1606.2.4 與時間有關(guān)的應(yīng)力-強度可靠性設(shè)計 1626.2.5 機械磨損量與其壽命的關(guān)系 1636.2.6 機械產(chǎn)品老化過程的可靠度 1656.3 液壓泵的可靠性設(shè)計示例 1676.3.1 缸體疲勞可靠度 1676.3.2 柱塞疲勞可靠度 1696.3.3 滑靴耐磨可靠性設(shè)計 1706.3.4 缸體-配流盤耐磨可靠性設(shè)計 1736.3.5 可靠性設(shè)計前后泵的可靠度計算 174線上習(xí)題 174線下習(xí)題 174參考文獻 175第7章 飛行控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計方法 1787.1 容錯飛行控制系統(tǒng)安全性要求 1787.2 余度技術(shù) 1807.2.1 余度的定義 1807.2.2 余度設(shè)計的基本任務(wù) 1807.2.3 余度技術(shù)的分類 1807.2.4 余度系統(tǒng)設(shè)計 1827.3 余度管理 1887.3.1 余度等級 1897.3.2 余度配置 1897.4 監(jiān)控技術(shù) 1937.4.1 比較監(jiān)控 1937.4.2 自監(jiān)控 1957.4.3 監(jiān)控覆蓋率和故障門限的確定 2007.5 故障隔離與切換 2057.5.1 故障隔離與切換方式 2057.5.2 系統(tǒng)(故障)狀態(tài)的確定 2057.5.3 特殊故障的監(jiān)控與處理 206線上習(xí)題 207線下習(xí)題 209參考文獻 210第8章 容錯控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù) 2168.1 故障檢測與診斷技術(shù)概述 2168.1.1 動態(tài)過程的故障描述及其診斷 2168.1.2 控制系統(tǒng)常用的故障診斷方法 2188.1.3 故障檢測與診斷的定量指標 2218.2 基于模型的飛控系統(tǒng)故障檢測與診斷方法 2228.2.1 基于通用模型的故障表征 2228.2.2 基于觀測器的故障檢測與診斷模型的方法 2258.2.3 基于Luenberger觀測器的故障檢測與診斷模型的方法 2308.2.4 基于奇偶空間的故障檢測與診斷模型的方法 2338.2.5 基于卡爾曼濾波器的故障檢測與診斷模型的方法 2358.2.6 基于粒子濾波的故障檢測與診斷模型的方法 2368.3 故障決策方法 2438.3.1 極限檢驗與趨勢檢驗 2448.3.2 二元假設(shè)決策 2458.3.3 多元假設(shè)測試 2468.3.4 序貫概率比測試 247線上習(xí)題 248線下習(xí)題 248參考文獻 249第9章 飛行控制系統(tǒng)容錯控制 2549.1 非相似冗余飛行控制系統(tǒng)余度資源分析 2549.2 非相似余度飛行控制系統(tǒng)逐層容錯策略 2569.3 非相似余度作動系統(tǒng)的被動容錯控制方法 2569.3.1 非相似余度作動系統(tǒng)模型描述與故障建模 2579.3.2 基于凸優(yōu)化的故障模型控制增益穩(wěn)定域分析 2589.3.3 被動容錯控制器設(shè)計 2599.3.4 仿真分析 2609.4 考慮性能降級的非相似余度作動系統(tǒng)主動容錯控制 2649.4.1 非相似余度作動系統(tǒng)故障模型建立 2649.4.2 閉環(huán)極點移動分析 2659.4.3 多性能降級參考模型集的構(gòu)建 2669.4.4 仿真結(jié)果與分析 2689.5 大型飛機水平安定面損傷情況下的自適應(yīng)主動容錯控制 2709.5.1 基于氣動導(dǎo)數(shù)的水平安定面斷裂損傷建模 2709.5.2 受損水平安定面自適應(yīng)容錯控制器設(shè)計 2749.5.3 仿真結(jié)果 2769.6 大型多電飛機垂尾損傷的主動容錯控制方法 2789.6.1 橫側(cè)向主動容錯控制 2799.6.2 偏航力矩補償—發(fā)動機差動推力 2809.6.3 主動容錯控制律設(shè)計 2819.6.4 仿真分析 284線上習(xí)題 287線下習(xí)題 288參考文獻 288第10章 容錯控制系統(tǒng)可靠性分析實例 29110.1 容錯控制系統(tǒng)實例概述 29110.1.1 A350飛機余度架構(gòu) 29110.1.2 A350飛控系統(tǒng)邏輯架構(gòu) 29210.2 基于分層遞歸的飛控系統(tǒng)三軸可靠性分析 29410.2.1 A350飛機飛行控制系統(tǒng)特征 29410.2.2 A350飛行控制系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓撲 29810.3 多電飛機控制系統(tǒng)可靠性建模與分析 30110.3.1 元部件可靠性參數(shù)選擇 30210.3.2 子系統(tǒng)的可靠性建模分析 30310.3.3 飛機三軸控制系統(tǒng)的可靠性建模分析 311參考文獻 316附錄 標準正態(tài)分布表 322