Record Details

FAULT DIAGNOSIS OF AN AIRCRAFT CONTROL SURFACES WITH AN AUTOMATED CONTROL SYSTEM

Civil Aviation High TECHNOLOGIES

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title FAULT DIAGNOSIS OF AN AIRCRAFT CONTROL SURFACES WITH AN AUTOMATED CONTROL SYSTEM
МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТКАЗОВ В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ СУДНОМ
 
Creator Blessing Ogunvoul D.; National Space Development and Research Agency
Evgeniya Balanchuk A.; Department of production planning, ZAO "UTG"
Konstantin Kandyba S.; Sheremetyevo International Airport
Блессинг Огунвоул Деле; Национальное агентство космических исследований и разработок
Евгения Баланчук Александровна; Департамент производственного планирования ЗАО «ЮТи-Джи»
Константин Кандыба Сергеевич; АО «Международный аэропорт Шереметьево»
 
Subject aircraft;control system;faults model;controllability;fault;control surface
система управления;модель отказов;управляемость;орган управления;рулевая поверхность;отказоустойчивость
 
Description This article is devoted to studying of fault diagnosis of an aircraft control surfaces using fault models to identify specific causes. Such failures as jamming, vibration, extreme run out and performance decrease are covered.It is proved that in case of an actuator failure or flight control structural damage, the aircraft performance decreases significantly. Commercial aircraft frequently appear in the areas of military conflicts and terrorist activity, where the risk of shooting attack is high, for example in Syria, Iraq, South Sudan etc. Accordingly, it is necessary to create and assess the fault model to identify the flight control failures.The research results demonstrate that the adequate fault model is the first step towards the managing the challenges of loss of aircraft controllability. This model is also an element of adaptive failure-resistant management model.The research considers the relationship between the parameters of an i th state of a control surface and its angular rate, also parameters classification associated with specific control surfaces in order to avoid conflict/inconsistency in the determination of a faulty control surface and its condition.The results of the method obtained in this article can be used in the design of an aircraft automated control system for timely identification of fault/failure of a specific control surface, that would contribute to an effective role aimed at increasing the survivability of an aircraft and increasing the acceptable level of safety due to loss of control.
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.
 
Publisher Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)
 
Contributor —
—
 
Date 2017-09-11
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1117
10.26467/2079-0619-2017-20-4-41-51
 
Source Civil Aviation High TECHNOLOGIES; Том 20, № 4 (2017); 41-51
Научный вестник МГТУ ГА; Том 20, № 4 (2017); 41-51
2542-0119
2079-0619
10.26467/2079-0619-2017-20-4
 
Language rus
 
Relation http://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1117/989
Акимов А.Н. Метод идентификации отказов динамических систем // Автоматика и телемеханика. 1992. № 6.
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.
Гришин Ю.П., Казаринов Ю.М. Динамические системы, устойчивые к отказам. М.: Радио и связь, 1985.
Jacobson Steven R. Aircraft Loss of Control Causal Factors and Mitigation Challenges, NASA Dryden Flight Research Center, Edwards, California, 93523.
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).
Loss of Control [Электронный ресурс]. URL: https://aviation-safety.net/ (дата обращения 29.12.2016).
Edwards C., Lombaerts T.J.J., and Smaili M.H., Eds. Fault Tolerant Flight Control: A Benchmark Challenge. Springer, 2010.
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.
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.
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.
Shafai E. Einf¨uhrung in die Adaptive Regelung. Lecture Notes, IMRT, ETH Zurich, 2003.
Tao G., Chen S., Tang X., Joshi S.M. Adaptive Control of Systems with Actuator Failures. Springer-Verlag, London Berlin Heidelberg, 2004.
Ducard G.J.J. Fault-tolerant Flight Control and Guidance Systems. Springer Verlag, 2009.
Wu N.E. Coverage in fault-tolerant control. Automatica, 2004vol. 40, no. 4, pp. 537–548.
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.
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).