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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利面向操纵面故障的飞机飞行容错控制方法、系统及终端获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115598982B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211329634.2，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权面向操纵面故障的飞机飞行容错控制方法、系统及终端是由刘贞报;邹旭;赵闻;党庆庆;张超设计研发完成，并于2022-10-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本面向操纵面故障的飞机飞行容错控制方法、系统及终端在说明书摘要公布了：本发明公开了一种面向操纵面故障的飞机飞行容错控制方法、系统及终端，通过构建执行器故障状态下的固定翼无人机纵向动力学模型，然后在无人机模型基础上设计状态估计器用以实时对无人机的状态信息进行估计，在状态估计信号的基础上设计L1自适应反步容错控制器，用于俯仰姿态控制，同时通过构建的简化型固定翼无人机纵向动力学模型，设计基于故障的控制分配策略，用于对副翼进行补偿，固定翼无人机在升降舵和副翼的补偿作用下，实现无人机在故障状态的稳定飞行。本发明能够使无人机在故障状态下对俯仰角进行控制，避免无人机发生严重事故。

本发明授权面向操纵面故障的飞机飞行容错控制方法、系统及终端在权利要求书中公布了：1.面向操纵面故障的飞机飞行容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 基于牛顿第二定律和欧拉动力学方程，对无人机的飞行状态进行分析，构建无人机纵向动力学模型； 基于无人机纵向动力学模型，对无人机的飞行参数进行简化，得到简化型无人机纵向动力学模型； 基于简化型无人机纵向动力学模型，构建基于故障的控制分配策略； 根据状态预测动力学公式和自适应率公式，估计无人机实时的俯仰角和俯仰角速度； 基于无人机实时的俯仰角和俯仰角速度，构建L1自适应反步姿态控制器； 基于所构建L1自适应反步姿态控制器和基于故障的控制分配策略，生成俯仰角指令，控制无人机升降舵面的偏转； 所述基于无人机实时的俯仰角和俯仰角速度，构建L1自适应反步姿态控制器，具体为： 误差变量z1和z2如下： 其中，θd为期望俯仰角，α1是一个稳定函数，表达形式如式18所示： α1＝-K1z1+Qd18 其中，K1为系数，Qd为期望俯仰角速率； 误差变量z2的动态表达形式如式19所示： 其中，为误差变量z2的微分形式，为稳定函数α1的微分形式； 根据z2的动态表达形式设计L1自适应反步姿态控制器如式20所示： 其中，K2为系数，L1自适应反步姿态控制器即为升降舵偏转量δe； 所述基于简化型无人机纵向动力学模型，构建基于故障的控制分配策略，具体为： 构建操纵面损失故障数学模型如式6所示： δat＝Wtδt6 其中，δa是实际控制向量，δ是理想控制向量，Wt代表操纵面效率，t代表时间； Wt按照式7计算： 其中，w1t、w2t和w3t是对角矩阵Wt上的对角元素，I是单位矩阵，Kt是乘性故障矩阵，且Kt＝diagk1t,k2t,k3t，其中k1t、k2t和k3t是对乘性故障矩阵Kt上的对角元素； 根据式3中的飞机升力L、滚转力矩和偏航力矩忽略不确定项，三者改写为如式8所示： 其中，cLxlon为升力系数，clxlat为滚转力矩力系数，cnxlat为偏航力矩系数； 对式8进行解析，得到标称情况下操纵面期望的偏转角，如式9所示： 其中，δe,nom为标称情况下的升降舵舵偏角，δa,nom为标称情况下的副翼舵偏角，δr,nom为标称情况下的方向舵舵偏角； 将式9计算得到的各个操作面的舵偏角数值限制在规定范围内，即： δminδe,nom,δa,nom,δr,nomδmax10 其中，δmin为最小舵偏角，δmax为最大舵偏角； 考虑升降舵发生故障时，利用副翼舵面补偿发生损失的升降舵面舵效，即故障的控制分配策略，翼舵面的补偿角度如式11所示： 其中，cmxlon为俯仰力矩系数。

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