МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТКАЗОВ В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ СУДНОМ

Исследуется вопрос управляемости воздушного судна при допущении отказов органов управления (ОУ) путем моделирования характеристики управления с учетом особенности его системы автоматического управления. Приводятся виды отказов органов управления самолетом, такие как клинение, колебание, увод в крайнее положение и снижение производительности.
Обосновано, что при допущении отказа вследствие потери привода (actuator) или разрушения конструкции ОУ эксплуатационно-летные характеристики самолета значительно ухудшаются. Гражданские воздушные суда (ВС) нередко могут находиться в зонах конфликтов и террористической активности, где не исключена вероятность обстрела, например, в Сирии, Ираке, Южном Судане и т. д. Следовательно, необходима модель отказов, способная идентифицировать отказы вследствие разрушения конструкций и отказов компонентов, органов управления.
Результаты данного исследования показывают, что адекватная модель отказов является первым шагом в сторону решения задач потери управляемости ВС при допущении отказов и частью дальнейшей адаптационной модели управления. Таким образом, можно обеспечить высокую эксплуатационную живучесть и надежность ВС, а также экономически рационально повысить уровень безопасности его полетов (БП).
Результаты исследования, полученные в данной статье на основе моделирования нелинейного движения ВС при стабилизации углов по тангажу и крену, позволят в дальнейшем разработать алгоритм своевременного выявления отказа конкретной ОУ, который будет использован при проектировании автоматизированной системы управления самолета и на стадии разработки перспективных бортовых систем управления (БСУ). Внедрение полученных результатов позволит эффективно повысить отказоустойчивость ОУ, надежность элементов конструкции ЛА и поддерживать приемлемый уровень БП при допущении частичной или полной потери управляемости ВС из-за разрушения конструктивных компонентов органов управления и отказов ОУ ВС.

1. Акимов А.Н. Метод идентификации отказов динамических систем // Автоматика и телемеханика. 1992. № 6.

2. Акимов А.Н., Воробьев В.В. Обнаружение и идентификация отказов органов управления с помощью функций чувствительности // Обеспечение безопасности полетов: научно-методические материалы / под ред. С.А. Попыталова. М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1989. С. 85–91.

3. Гришин Ю.П., Казаринов Ю.М. Динамические системы, устойчивые к отказам. М.: Радио и связь, 1985.

4. Jacobson Steven R. Aircraft Loss of Control Causal Factors and Mitigation Challenges, NASA Dryden Flight Research Center, Edwards, California, 93523.

5. Christopher E., Thomas L., Hafid S. Fault Tolerant Flight Control URL: https://books.google.ru/books?id=R9lsCQAAQBAJ&pg=PA205&lpg=PA205&dq=loss+of+control+due+to+Flight+control+surfaces+faults&source=bl&ots= (дата обращения 29.12.2016).

6. Loss of Control [Электронный ресурс]. URL: https://aviation-safety.net/ (дата обращения 29.12.2016).

7. Edwards C., Lombaerts T.J.J., and Smaili M.H., Eds. Fault Tolerant Flight Control: A Benchmark Challenge. Springer, 2010.

8. Jiang J. and Yu X. Fault-tolerant flight control system design against control surface impairments. IEEE Aerospace and Electronics Systems, 2012, vol. 20 (4), pp. 871–886.

9. Ducard G. and Geering H.P., Efficient nonlinear actuator fault detection and isolation system for unmanned aerial vehicles. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2008, vol. 31 (1), pp. 225–237.

10. Henry D., Zolghadri A., Cieslak J., Efimov D.V. A lpv approach for early fault detection in aircraft control surfaces servo-loops in Proc. 8th IFAC Symp. on Fault Detection, Supervision and Safety of Technical Processes, SAFEPROCESS 2012, Mexico, 2012, pp. 806–811.

11. Shafai E. Einf¨uhrung in die Adaptive Regelung. Lecture Notes, IMRT, ETH Zurich, 2003.

12. Tao G., Chen S., Tang X., Joshi S.M. Adaptive Control of Systems with Actuator Failures. Springer-Verlag, London Berlin Heidelberg, 2004.

13. Ducard G.J.J. Fault-tolerant Flight Control and Guidance Systems. Springer Verlag, 2009.

14. Wu N.E. Coverage in fault-tolerant control. Automatica, 2004vol. 40, no. 4, pp. 537–548.

15. Theilliol D., Ponsart J.C., Noura H., Vela Valdes L.G. A Multiple Model Based Approach for Sensor Fault-Tolerant Control of Nonlinear Systems. In Proceedings of the Congreso Latinoamericano de Control Automatico, October 2004.