無(wú)人機(jī)的故障診斷與容錯(cuò)控制研究.pdf

1、當(dāng)前，無(wú)人機(jī)正處于一個(gè)高速發(fā)展的階段，在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域都有巨大的需求。無(wú)人機(jī)一般包括機(jī)械部分、電子控制部分和地面站部分，較為復(fù)雜；其工作環(huán)境的氣象條件也復(fù)雜多變。因此無(wú)人機(jī)的故障概率較高，并且在出現(xiàn)故障時(shí)一般比較致命。考慮到無(wú)人機(jī)較為貴重，其任務(wù)負(fù)載與獲取的數(shù)據(jù)一般也具有較高價(jià)值，在其故障時(shí)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(duì)無(wú)人機(jī)各控制節(jié)點(diǎn)的故障研究，做了一定的梳理，并最終落腳于當(dāng)前國(guó)內(nèi)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(wú)人機(jī)在三個(gè)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(guān)系。理論上，本文對(duì)系統(tǒng)辨識(shí)建模、基于解析模型的故障診斷和偽逆法容錯(cuò)控制做了簡(jiǎn)要介紹，推導(dǎo)了遞推最小二乘法辨識(shí)系統(tǒng)參數(shù)和基于觀測(cè)器完成殘差設(shè)計(jì)與殘差評(píng)估而實(shí)現(xiàn)故障診斷的步驟，并給出了偽逆矩陣的求解方法。針對(duì)小型無(wú)人機(jī)，本文利用STM32單片機(jī)搭建了故障診斷與容錯(cuò)控制系統(tǒng)平臺(tái)，移植μC/OS-II操作系統(tǒng)實(shí)

3、現(xiàn)了數(shù)據(jù)記錄與控制傳遞功能的模塊化。之后設(shè)計(jì)了垂直尾翼故障植入機(jī)構(gòu)，利用硬件平臺(tái)采集的試驗(yàn)飛機(jī)的正常飛行控制數(shù)據(jù)與三軸角速度狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識(shí)建模，獲得了針對(duì)三個(gè)狀態(tài)的觀測(cè)器，并基于該觀測(cè)器構(gòu)造了殘差，設(shè)計(jì)了基于殘差的故障識(shí)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(dòng)故障植入機(jī)構(gòu)，獲得了垂直尾翼突然損壞的故障飛行數(shù)據(jù)。在 Matlab中用所設(shè)計(jì)的方法對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得出了殘差曲線與故障識(shí)別向量，由此根據(jù)判別法則判斷出故障類別