民用飞机飞控系统传感器故障诊断研究综述

导语

飞控系统中的各类传感器对飞机稳定与操纵起着至关重要的影响，是飞机的重要安全机载设备之一。传统冗余方法具有“安全性高，经济性低”的特点，通过多余度设计来提升系统的安全性给飞机的重量与结构设计、系统综合集成、维修与检测成本都带来了一定的难题。

针对民用飞机飞控系统中各类传感器故障，介绍了典型机载飞控传感器的故障模式，以及对故障容错的设计考虑;阐述了近年来基于模型方法和基于信息方法在相关领域内的研究与应用情况;分析了传感器故障诊断当前面临的挑战和未来发展方向，阐明了先进故障诊断方法在飞控系统中应用的巨大潜力。

引言

故障诊断是指在系统运行过程中能够发现故障的发生和获得故障的信息，具体包含故障检测和故障隔离两个关键部分。随着自动化技术和信息技术的发展，故障诊断技术被广泛应用于航空航天领域，在多种不同类型的飞行平台上得到实现，有效提升了飞行器的可靠性，保证了飞行任务的安全执行。

飞行控制系统是现代飞行器的关键系统之一，传感器是飞行控制系统实现反馈控制的重要环节。为了保证民用飞机的安全性和适航性达到要求，在设计上需要对关键传感器进行物理冗余，通过对不同源信息进行比较、投票、加权、平均、监控保护和切换等处理来判断和定位传感器故障，以保证信号安全。例如，波音777使用的大气数据惯性基准系统，包含容错大气数据和惯性参考单元，以及备用大气数据和惯性参考单元，备用部分可以形成重要数据的非相似备份。

除了传统硬件冗余方式，非硬件冗余方式也受到广泛关注。典型的非硬件冗余的故障诊断技术包含解析余度和信息余度。随着控制理论和计算机技术的发展，工业界和学术界均在积极探索利用软件方式来实现故障诊断和容错。本文基于该技术综述了飞机飞控系统传感器故障诊断技术的国内外研究现状，首先介绍了典型传感器故障模式，给出了文献综述的总体情况，其次分别阐述了近年来基于模型方法和基于信息方法在相关领域内的