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第一章　绪论1

1.1　研究具有自修复功能的推力矢量飞行器自适应飞控系统的意义1

1.2　推力矢量技术2

1.3　飞行器故障检测诊断系统3

1.4　自适应飞控系统发展6

1.5　具有自修复功能的推力矢量飞行器自适应飞控系统方案11

1.6　能源短缺和环境污染是新型能源汽车出现的背景13

1.7　燃料电池汽车16

1.7.1　电动汽车发展16

1.7.2　燃料电池汽车发展17

1.7.3　燃料电池18

1.8　燃料电池汽车混合动力构型21

1.9　本书的安排24

参考文献26

第二章　具有自修复功能的推力矢量飞行器自适应飞控系统建模28

2.1　系统功能28

2.2　系统结构28

2.2.1　驾驶指令输入模块CIM29

2.2.2　在线控制器设计模块OCD30

2.2.3　飞行器传感器测量处理模块SMD30

2.2.4　线参数辨识模块OPI31

2.2.5　故障检测和诊断模块FDI31

2.2.6　其他模块32

2.3　系统硬件和软件配置方案33

2.4　推力矢量飞行器的非线性运动35

2.4.1　飞行器运动坐标系35

2.4.2　推力矢量及其简化形式35

2.4.3　气动力和力矩36

2.4.4　常规舵面与矢量推力产生的合力矩37

2.4.5　推力矢量飞行器非线性微分运动方程37

2.5　带有舵面损伤故障的飞行器非线性气动模型39

2.5.1　无故障飞行器非线性气动模型表达式39

2.5.2　舵面损伤系数k％的数学模型40

2.6　发动机模型44

2.7　飞行器的作动器模型45

2.8　飞行器的传感器模型45

2.9　龙格库塔数值积分方法46

参考文献47

第三章　推力矢量飞行器重构自适应控制49

3.1　故障重构控制技术发展49

3.2　故障重构控制方法及方案50

3.3　逐点线性化后退区间优化控制56

3.3.1　最优二次型控制56

3.3.2　后退区间优化控制57

3.3.3　逐点线性化59

3.3.4　逐点线性化后退区间优化控制稳定性和鲁棒性分析62

3.4　飞行器非线性运动方程逐点线性化68

3.4.1　故障和无故障条件下包含推力矢量的飞行器非线性运动方程68

3.4.2　飞行器运动方程非线性项的逐点线性化73

3.4.3　飞行器非线性运动方程逐点线性化后的线性方程80

3.5　飞行器增广运动方程模型87

3.5.1　作动器模型87

3.5.2　包含作动器模型的飞行器增广运动方程模型88

3.6　状态预测模型90

3.6.1　模型跟随方法90

3.6.2　跟随模型91

3.6.3　模型预测与飞行器运动方程联合增广形式92

3.7　RHO优化控制解法94

3.7.1　最优控制性能二次型指标94

3.7.2　RHO控制RICCATI方程100

参考文献103

第四章　实时飞行参数辨识106

4.1　概述106

4.2 自适应飞行控制系统辨识模型107

4.3　稳定最小二乘辨识算法110

4.3.1　最小二乘辨识算法及性质110

4.3.2　最小二乘算法收敛性和稳定性113

4.3.3　稳定最小二乘算法定义116

4.3.4　稳定最小二乘算法性质117

4.4　改进序列加权最小二乘辨识122

4.4.1　改进序列加权最小二乘辨识算法122

4.4.2　MSLS算法限制参数选取125

4.4.3　MSLS辨识算法稳定性和收敛性分析127

4.5　辨识过程中激励信号处理130

4.5.1　数字滤波130

4.5.2　飞行器故障情况下激励弱信号处理131

4.6　总结132

参考文献132

第五章　舵面故障检测隔离技术134

5.1　飞控系统故障检测和诊断技术方法134

5.1.1　基于数学模型方法134

5.1.2　基于输入输出信号处理的方法136

5.1.3　基于人工智能的故障检测和诊断136

5.1.4　多模型匹配方法138

5.1.5　综合诊断技术139

5.2　舵面损伤故障检测隔离方法141

5.2.1　全局检测残差产生142

5.2.2　全局检测残差的故障值147

5.3　舵面故障残差统计概率检测149

5.3.1　二元假设检测149

5.3.2　传感器信息融合153

5.3.3　舵面损伤故障残差判决155

5.4　结论164

参考文献165

第六章　综合仿真与分析167

6.1　低空亚音速情况下升降舵完全失效167

6.1.1　仿真条件和目的167

6.1.2　间接自适应飞行控制168

6.1.3　故障检测隔离173

6.1.4　MSLS辨识176

6.1.5　结论179

6.2　中空超低速情况下左升降舵损伤50％180

6.2.1　仿真条件180

6.2.2　间接自适应飞行控制180

6.2.3　故障检测隔离结果183

6.2.4　辨识仿真结果185

6.2.5　仿真结论189

6.3　结论189

参考文献190

第七章　多操纵面气动布局舵面配置192

7.1　研究背景192

7.2　多操纵面气动布局舵面配置的基本概念193

7.3　操纵效能与控制冗余指标194

7.3.1　舵面配置系统模型194

7.3.2　基于故障舵面进行重构控制的概念195

7.3.3　控制效能的定义196

7.3.4　操纵效能算法197

7.4　操纵效能算例200

7.4.1　飞行器舵面配置方案200

7.4.2　除方向舵以外独立舵面配置的操纵效能201

7.4.3　V型垂尾布局各种舵面配置的操纵效能206

7.5　本章总结208

参考文献209

第八章　燃料电池混合动力系统客车211

8.1　燃料电池混合动力系统性能考核211

8.1.1　试验目标211

8.1.2　测试环境211

8.1.3　燃料电池混合动力系统构成214

8.1.4　整车控制算法217

8.1.5　试验考核结果和分析222

8.2　燃料电池整车性能227

8.2.1　燃料电池整车混合动力系统的匹配227

8.2.2　整车控制算法228

8.3　小结236

参考文献236

第九章　燃料电池能量管理策略238

9.1　燃料电池能量管理研究现状238

9.2　燃料电池混合动力汽车仿真数据与模型240

9.3　恒压控制241

9.3.1　恒压控制算法241

9.3.2　恒压控制仿真243

9.4　功率跟随能量控制247

9.4.1　SOC恒定的功率跟随控制算法247

9.4.2　功率跟随控制仿真249

9.5　恒温功率控制255

9.5.1　恒温功率控制原理255

9.5.2　恒温功率控制仿真256

9.6　混合遗传模拟退火能量优化控制260

9.6.1　能量优化分配策略模块260

9.6.2　目标函数260

9.6.3　混合遗传退火算法优化266

9.6.4　混合遗传模拟退火算法对目标函数的优化MAP图272

9.6.5　能量优化分配策略仿真274

9.7　结论279

参考文献280