無人機的故障診斷與容錯控制研究.pdf

1、當前，無人機正處于一個高速發(fā)展的階段，在軍事領域和民用領域都有巨大的需求。無人機一般包括機械部分、電子控制部分和地面站部分，較為復雜；其工作環(huán)境的氣象條件也復雜多變。因此無人機的故障概率較高，并且在出現(xiàn)故障時一般比較致命?？紤]到無人機較為貴重，其任務負載與獲取的數(shù)據一般也具有較高價值，在其故障時如何迅速發(fā)現(xiàn)故障并消除故障影響顯得比較重要。
　　本文對無人機各控制節(jié)點的故障研究，做了一定的梳理，并最終落腳于當前國內研究較為薄弱的翼面

2、故障這一方面。較為深入的分析了常規(guī)布局固定翼無人機在三個翼面出現(xiàn)部分損壞情形下的飛行狀態(tài)表現(xiàn)，由此討論得出了故障類別與角速度狀態(tài)變化的關系。理論上，本文對系統(tǒng)辨識建模、基于解析模型的故障診斷和偽逆法容錯控制做了簡要介紹，推導了遞推最小二乘法辨識系統(tǒng)參數(shù)和基于觀測器完成殘差設計與殘差評估而實現(xiàn)故障診斷的步驟，并給出了偽逆矩陣的求解方法。針對小型無人機，本文利用STM32單片機搭建了故障診斷與容錯控制系統(tǒng)平臺，移植μC/OS-II操作系統(tǒng)實

3、現(xiàn)了數(shù)據記錄與控制傳遞功能的模塊化。之后設計了垂直尾翼故障植入機構，利用硬件平臺采集的試驗飛機的正常飛行控制數(shù)據與三軸角速度狀態(tài)數(shù)據進行辨識建模，獲得了針對三個狀態(tài)的觀測器，并基于該觀測器構造了殘差，設計了基于殘差的故障識別向量和故障判別法則。本文以垂直尾翼故障為算例，飛行中啟動故障植入機構，獲得了垂直尾翼突然損壞的故障飛行數(shù)據。在 Matlab中用所設計的方法對該數(shù)據進行處理得出了殘差曲線與故障識別向量，由此根據判別法則判斷出故障類別