MATLAB FDC工具箱：飞行控制系统的故障检测与容错控制仿真平台

资 源 简 介

该MATLAB工具箱专注于飞行控制系统的故障检测与容错控制算法开发，支持非线性飞行动力学建模与多种故障注入，提供完整的仿真环境，适用于航空航天领域的研究与应用。

详 情 说 明

MATLAB FDC（故障检测与容错控制）工具箱

项目介绍

本工具箱是一个专为飞行控制系统（FDC）设计的故障检测与容错控制算法集成开发与仿真平台。项目结合模型基故障检测技术与多模态容错控制算法，支持从系统建模、故障注入到容错策略验证的全流程仿真分析，适用于航空领域控制系统的可靠性研究与设计验证。

功能特性

• 飞行器系统建模与故障注入：提供非线性飞行动力学模型构建接口，支持传感器偏差、执行器卡死、系统参数突变等多类故障的灵活注入
• 实时故障检测算法：集成基于残差生成的检测机制，包含卡尔曼滤波器、状态观测器等方法的实现，支持自适应阈值分析
• 容错控制策略库：融合被动容错（鲁棒控制设计）与主动容错（控制器动态重构）方法，保障故障工况下的系统稳定性
• 仿真与性能评估平台：具备多故障场景测试能力，提供控制效能、故障恢复时间等量化指标分析工具，支持三维轨迹动态可视化

使用方法

1. 参数配置：通过结构体或GUI界面输入飞行器质量、惯性矩等物理参数，设定故障类型与发生时序
2. 模型初始化：调用建模函数生成飞行器动力学模型，加载气动系数与环境扰动数据
3. 仿真执行：运行主仿真流程，注入故障并执行容错控制算法，实时监测系统状态
4. 结果分析：查看故障诊断报告与性能指标，通过图表分析轨迹跟踪效果，生成仿真动画

系统要求

• MATLAB R2020b 或更高版本
• Simulink 基础模块库（用于协同仿真）
• Aerospace Toolbox（可选，用于高级气动模型）
• 推荐内存：8GB 以上

文件说明

主程序文件集成了工具箱的核心运行逻辑，主要实现四大功能模块的协同调度：首先完成飞行器动力学模型的参数化构建与故障模式配置；继而启动基于残差分析的实时故障检测算法，对传感器与执行器异常进行在线诊断；随后根据故障诊断结果动态调用被动或主动容错控制器，维持飞行系统的稳定运行；最终通过多维度数据记录与可视化模块，输出性能评估报告与三维仿真动画。