四旋翼直升機(jī)多故障系統(tǒng)故障診斷與容錯(cuò)技術(shù)研究.pdf

1、四旋翼直升機(jī)是一種結(jié)構(gòu)簡單、可垂直起降的、多旋翼式飛行器，在軍用和民用領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。由于其姿態(tài)控制系統(tǒng)具有過驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)耦合等復(fù)雜特性，且數(shù)據(jù)傳輸和故障關(guān)聯(lián)較多，故障診斷定位困難，準(zhǔn)確性和效率難以保證，尤其是在多個(gè)故障同時(shí)發(fā)生的情況下，故障的交叉?zhèn)鞑ソo故障診斷帶來了很大難度，所以，多旋翼直升機(jī)多故障系統(tǒng)的故障診斷與容錯(cuò)控制研究一直是熱點(diǎn)問題。本文針對四旋翼直升機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)，以多執(zhí)行器故障問題為切入點(diǎn)，開展了多故障診斷與主動(dòng)容錯(cuò)技

2、術(shù)的研究。論文研究成果為提高直升機(jī)系統(tǒng)的安全性與可靠性提供了有益的思路。論文的主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　首先，綜述了故障診斷、容錯(cuò)控制以及四旋翼直升機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了四旋翼直升機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及控制特點(diǎn)，給出了其姿態(tài)控制系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)而詳細(xì)研究了系統(tǒng)的典型故障類型與故障模式，建立了四旋翼直升機(jī)執(zhí)行器故障條件下的故障模型。
　　然后，針對四旋翼直升機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)，考慮多個(gè)執(zhí)行器故障的交叉耦合特性，在傳統(tǒng)基于模型的故障診斷

3、基礎(chǔ)上，構(gòu)建了分通道控制模式，分別設(shè)計(jì)了基于聯(lián)合觀測器的多故障診斷算法以及基于有限頻的多故障診斷算法，有效避免了系統(tǒng)耦合對故障診斷的影響，實(shí)現(xiàn)了多執(zhí)行器故障的準(zhǔn)確檢測與估計(jì)。
　　進(jìn)一步，考慮系統(tǒng)的容錯(cuò)性能，提出了一種基于GKYP引理的主動(dòng)容錯(cuò)控制算法，利用GKYP引理使不同頻段的故障和干擾滿足各自所需的性能要求，從而使得系統(tǒng)在故障發(fā)生后，仍然能夠維持穩(wěn)定性并具有較好的飛行性能。
　　最后，將上述所提方法分別應(yīng)用于三自由度四