10、机器人系统故障诊断与容错控制：未知输入观测器框架解析

机器人系统故障诊断与容错控制：未知输入观测器框架解析

1. 结冰现象及其对飞行器的影响

1.1 结冰参数与条件

结冰在航空领域是一个不可忽视的问题，其积累参数 $\chi$（定义为质量通量）满足方程 $\dot{\chi} = \frac{e\lambda F_a}{\rho c} (1 - \iota_{airfoil})$ 。其中，$e$ 为收集效率，$\lambda$ 是液态水含量，$F_a$ 是自由流速度，$\rho$ 为冰密度，$c$ 是翼型弦长，$\iota_{airfoil} \in [0, 1]$ 是翼型防冰系数。冰的形成与翼型的防冰系数密切相关，防冰系数越大，冰的积累越慢。

冰的类型（如rime冰和glaze冰）与空气温度和相对湿度有关。当温度低于 $-10^{\circ}C$ 时，$\upsilon \approx 1$，对应rime冰形成；当温度在 $-10^{\circ}C$ 到 $0^{\circ}C$ 之间时，通常会出现glaze冰，且 $\upsilon < 1$。此外，由于空气动力学冷却效应，即使外界空气温度接近冰点但仍高于 $0^{\circ}C$ 时，也可能发生结冰现象。实验表明，当冻结分数 $\upsilon$ 接近 $0.2$ 时，结冰严重程度因子达到最大值 $\eta_{max}$，随着 $\upsilon$ 接近 $1$，结冰严重程度因子逐渐减小到稳定值。

1.2 结冰对飞行器操控性的影响

结冰会降低控制面的有效性，从而影响飞机的机动性。假设执行器位置由动态关系 $\dot{\delta} {\flat}= f {\flat}(\delta_{\flat}, \