無人直升機飛行傳感器仿真及其故障診斷與容錯技術(shù)研究.pdf

1、無人直升機機載飛行傳感器通常有體積、重量等方面的限制,并且經(jīng)常工作在振動、強干擾等惡劣環(huán)境下,所以飛行傳感器是無人直升機控制系統(tǒng)中可靠性要求比較高的環(huán)節(jié)之一。本論文旨在設(shè)計一套無人直升機飛行傳感器仿真系統(tǒng),模擬真實飛行傳感器并給出了一種傳感器的故障診斷和容錯設(shè)計方法。主要研究工作如下:
　　 針對某型無人直升機機載飛行傳感器進行逐一分析和研究,分別建立垂直陀螺、壓電式角速率陀螺、撓性加速度計、磁航向計、大氣數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)和GPS的

2、數(shù)學(xué)模型；研究并建立了各個傳感器的誤差模型；分析了各個傳感器可能出現(xiàn)的故障并給出了相應(yīng)的故障模式。
　　 利用垂直陀螺、壓電陀螺、加速度計、大氣數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)、GPS、磁航向計的誤差狀態(tài)和測量信息,給出了一種基于雙狀態(tài)χ2的故障診斷和聯(lián)邦濾波容錯算法,通過分別設(shè)計聯(lián)邦濾波子系統(tǒng),解決輸出頻率不同的傳感器測量信息融合問題?；谀碂o人直升機模型,按設(shè)定航跡飛行,利用建立的無人直升機飛行仿真模型給出了其位置、速度和姿態(tài)等傳感器測量輸出信

3、息,并利用所提的故障診斷與聯(lián)邦濾波容錯算法開展了傳感器故障診斷與信息融合仿真試驗。
　　 為了驗證無人直升機傳感器仿真系統(tǒng)的實用性,采用高性能DSP設(shè)計了一套傳感器仿真器,設(shè)計了各傳感器的輸入輸出接口,通過上位機將各傳感器的誤差和故障注入到仿真器中,并設(shè)計了故障診斷和容錯設(shè)計算法程序,完成了無人直升機飛行傳感器仿真系統(tǒng)的半實物仿真試驗。仿真結(jié)果表明該傳感器仿真器能夠模擬真實傳感器的測量信號和診斷出傳感器發(fā)生的故障并進行容錯處理,