無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)概念最早源于1914年英國(guó)一項(xiàng)“AT計(jì)劃”的軍事絕密計(jì)劃,作為一種“機(jī)上無(wú)人,系統(tǒng)有人”的無(wú)人飛行器代替人類去執(zhí)行復(fù)雜、艱巨和危險(xiǎn)的任務(wù),在眾多領(lǐng)域擔(dān)當(dāng)重要角色。然而,由于飛行工作環(huán)境及機(jī)體本身極為復(fù)雜的特性,無(wú)人機(jī)在飛行及執(zhí)行任務(wù)中,系統(tǒng)將不可避免地發(fā)生內(nèi)部故障,隨之導(dǎo)致的事故也較為嚴(yán)重。所以,為了盡可能的保證無(wú)人機(jī)的安全性和可靠性,無(wú)人機(jī)故障診斷和容錯(cuò)控制這一研究課題變得格外重要、有意義。本文基于反演控制的方法對(duì)含有執(zhí)行器故障的無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)容錯(cuò)控制算法,同時(shí)在Quanser無(wú)人工具的驗(yàn)證平臺(tái)上測(cè)試所提方法的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。本研究?jī)?nèi)容主要分為以下四部分:首先,大致對(duì)本課題的研究背景與研究意義做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹,對(duì)無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)的容錯(cuò)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述。然后分析某型無(wú)人機(jī)的受力與受力矩情況,建立非線性數(shù)學(xué)模型。其次,考慮無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)存在建模不確定性、外界干擾與執(zhí)行器故障的情況,基于合理的假設(shè)條件下,利用自適應(yīng)滑模觀測(cè)器對(duì)故障進(jìn)行診斷,基于反演控制算法,提出滑模動(dòng)態(tài)面主動(dòng)容錯(cuò)控制設(shè)計(jì),重構(gòu)姿態(tài)跟蹤控制器,保證姿態(tài)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在執(zhí)行器故障的情況下能夠... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

京東物流無(wú)人機(jī)

圖 1.2 江西無(wú)人機(jī)編隊(duì)秀越來(lái)越多人青睞的同時(shí)，無(wú)論是軍用無(wú)人機(jī)還是民用無(wú)人機(jī)引發(fā)的安全事件也備機(jī)事故頻發(fā)，不斷牽動(dòng)著人們的心。到目前為止，美國(guó)在阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中架“收割者”和“掠奪者”無(wú)人機(jī)墜毀；美軍基地在訓(xùn)練中又墜毀了 9 架。2017，昆明市公安局交警支隊(duì)通報(bào)將使用新添置的無(wú)人機(jī)參與交通管理，這架無(wú)人機(jī)有偵能。但就在 9 月 1 日，昆明交警在官方微博上承認(rèn)警用無(wú)人機(jī)墜毀在二環(huán)路上并致8 月 8 日下午，一直采用云 RTK 模式的極飛系列植保無(wú)人機(jī)，由于后臺(tái)服務(wù)器負(fù)了宕機(jī)。大量正在地里作業(yè)的植保無(wú)人機(jī)因?yàn)槭バ盘?hào)，直接炸機(jī)。在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)故都在發(fā)生，澳洲皇家墨爾本理工大學(xué)和埃迪斯科文大學(xué)的一項(xiàng)研究顯示，無(wú)人罪魁禍?zhǔn)资羌夹g(shù)故障，而非操作失誤，可見技術(shù)故障問題不容小覷。執(zhí)行器故障、控制器元部件故障等各種故障都在影響著無(wú)人機(jī)穩(wěn)定飛行、安全完成任務(wù)。改故障的應(yīng)變能力，減少故障對(duì)系統(tǒng)的影響，保障無(wú)人機(jī)正常飛行的安全性顯得尤

+控制器 執(zhí)行器 對(duì)象 傳感器故障診斷輸入 輸出-—故障 故障 故障圖 1.4 解析冗余容錯(cuò)技術(shù)核心機(jī)制解析冗余容錯(cuò)技術(shù)又可以細(xì)分為被動(dòng)容錯(cuò)控制和主動(dòng)容錯(cuò)控制兩大類[13-15]。被動(dòng)容錯(cuò)控制的特點(diǎn)是不需要故障診斷系統(tǒng)的介入，是指依照事先設(shè)想好被控系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障類型，調(diào)整好容錯(cuò)控制器的相關(guān)參數(shù)，從而當(dāng)故障出現(xiàn)后整個(gè)被控系統(tǒng)能夠容忍故障行為，對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有造成影響[16-20]。本質(zhì)上屬于魯棒控制，因此，也具有魯棒控制的缺點(diǎn)：保守性過大，控制精度不高；此外，如果由于傳感器不準(zhǔn)確而發(fā)生偏差，則會(huì)發(fā)生參考指令信號(hào)不可避免的偏差[21]。但勝在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,快速響應(yīng)，控制及時(shí)。根據(jù)故障發(fā)生的類型差別，大體將被動(dòng)容錯(cuò)控制方法又分為三種類型：可靠鎮(zhèn)定、完整性與聯(lián)立鎮(zhèn)定[22]。圖 1.5 為被動(dòng)容錯(cuò)控制方案。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]考慮有執(zhí)行器故障和有界擾動(dòng)的魯棒自適應(yīng)容錯(cuò)補(bǔ)償控制(英文)[J]. 金小崢,楊尤紅.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2009(03)
[2]無(wú)人機(jī)系統(tǒng)建模仿真研究及應(yīng)用[J]. 丁力軍,丁海生,卞航.  航空科學(xué)技術(shù). 2009(01)

碩士論文
[1]無(wú)人機(jī)自動(dòng)起飛/著陸的控制技術(shù)研究[D]. 程士廣.南京航空航天大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3337275