無人機(jī)多余度飛行控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用研究.pdf

1、近年來多旋翼無人機(jī)在工業(yè)應(yīng)用中發(fā)展迅猛，嚴(yán)酷的應(yīng)用環(huán)境對其可靠性提出了越來越高的要求，而提高無人機(jī)可靠性的一個重要方面就是提高飛控計算機(jī)的可靠性。應(yīng)用余度技術(shù)是提高飛控計算機(jī)可靠性的根本途徑，但受限于多旋翼平臺的載荷與空間，傳統(tǒng)余度飛控系統(tǒng)無法在其上應(yīng)用。隨著芯片級MEMS傳感器的發(fā)展，使得設(shè)計面向多旋翼的余度飛控系統(tǒng)成為了可能。
　　本文從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，旨在設(shè)計一套小型、輕量、可靠的面向四、六、八軸多旋翼飛行器的三余度熱備

2、份飛行控制系統(tǒng)。其創(chuàng)新之處在于提出了一種選通與融合相結(jié)合的多模態(tài)控制方法，使系統(tǒng)可靠性更高，同時具有傳感器冗余、輸出自監(jiān)控、面向多旋翼平臺等特性。相應(yīng)的工作內(nèi)容如下:
　　(1)單體飛控系統(tǒng)設(shè)計;基于PiXhawk開源飛控硬件框架，本文開發(fā)了一款具有多重冗余特性的小型輕量的雙ARM架構(gòu)飛控系統(tǒng)，并移植了APM開源飛控軟件。該飛控系統(tǒng)即可獨立工作完成飛行任務(wù)，也可作為余度系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)參與控制。最后，介紹了基于該飛控系統(tǒng)進(jìn)行的風(fēng)機(jī)

3、葉片檢測無人機(jī)的應(yīng)用研發(fā)。
　　(2)余度仲裁系統(tǒng)設(shè)計;本文設(shè)計了一套選通與融合相結(jié)合的多模態(tài)控制方法，基于飛控自診斷輸出的置信度信號與余度系統(tǒng)監(jiān)控所得的健康度信號，結(jié)合各飛控的優(yōu)先級，來進(jìn)行輸出模態(tài)的仲裁，并開發(fā)了以CPLD為核心的余度仲裁系統(tǒng)硬件電路。
　　(3)實驗驗證;本文通過仿真與實際飛行相結(jié)合的方式對余度飛控系統(tǒng)展開驗證?；诜抡?，通過不同的測試用例直觀展示仲裁系統(tǒng)的工作狀態(tài);應(yīng)用四旋翼實驗平臺，通過故障注入的方