飛行控制系統(tǒng)是無人機(jī)的核心,其可靠性關(guān)系到無人機(jī)的安全,對(duì)飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)有效的故障診斷是保證無人機(jī)安全飛行的基礎(chǔ)。因此,針對(duì)無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的故障診斷研究具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。并且,由于多無人機(jī)編隊(duì)飛行是一項(xiàng)高精密和高投入的活動(dòng),針對(duì)無人機(jī)編隊(duì)的故障診斷技術(shù)除了穩(wěn)定性（通常是Lyapunov意義下的）之外,更需要有快速性、準(zhǔn)確性和良好的魯棒性。這就對(duì)無人機(jī)編隊(duì)故障診斷的暫態(tài)性能作出了要求。本文以無人機(jī)編隊(duì)飛行控制系統(tǒng)為研究對(duì)象,考慮執(zhí)行器發(fā)生故障的情況下,研究了基于暫態(tài)性能的故障診斷方法。首先,介紹課題的背景和研究意義,闡述無人機(jī)編隊(duì)飛行控制系統(tǒng),故障診斷技術(shù)和基于暫態(tài)性能的控制方法研究現(xiàn)狀。并介紹了本文所采用的無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)模型,和無人機(jī)編隊(duì)飛行控制系統(tǒng)通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要類型及其所需的圖論知識(shí)。其次,針對(duì)Leader-Follower型無人機(jī)編隊(duì)飛行控制系統(tǒng),針對(duì)帶時(shí)變擾動(dòng)的情況設(shè)計(jì)了有限時(shí)間有界魯棒觀測(cè)器來完成故障診斷。首先構(gòu)建Leader-Follower的無人機(jī)編隊(duì)飛行控制系統(tǒng)連接圖并以有向圖表示;再建立每架無人機(jī)的狀態(tài)方程和輸出方程,并將狀態(tài)向量與故障向量... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

亞馬遜物流無人機(jī)編隊(duì)（圖左）和美軍“小精靈”小型無人機(jī)編隊(duì)（圖右）

編隊(duì)中的其余無人機(jī)視為 Follower 無人機(jī)。Leader 無人機(jī)會(huì)根據(jù)任務(wù)目標(biāo)作為領(lǐng)導(dǎo)領(lǐng)其余無人機(jī)飛行， Follower 無人機(jī)則作為跟隨者隨著 Leader 無人機(jī)完成飛行。針對(duì)賓西法尼亞大學(xué)的 Desai 團(tuán)隊(duì)[6]做了大量的研究并提出了很多成果。 2012 年，一種Leader-Follower 編 隊(duì) 方法 被該 團(tuán)隊(duì) 的 Turpin 等 人員[7]進(jìn) 行 了研 究， 區(qū)別 于Leader-Follower 法，每架 Follower 無人機(jī)可以通過與之通信的其他無人機(jī)中，間接獲取蹤的 Leader 無人機(jī)的信息。2015 年，基于 Leader-Follower 方法和機(jī)載視覺感知設(shè)備，的 Saska 等人員[8]提出并完成了非 GPS 定位的密集編隊(duì)飛行。 至今為止，多智能體系作規(guī)劃、抓取、運(yùn)輸和避障等課題都在該團(tuán)隊(duì)的熱切研究中。2015 年，針對(duì)無人機(jī)編隊(duì)信阻塞和時(shí)滯的情況，國防科技大學(xué)的劉歡等[9]研究了基于狀態(tài)估計(jì)和基于反Leader-Follower 編隊(duì)分布式控制方法，并通過仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。2016 年，康戈迪亞Ghamry 團(tuán)隊(duì)[10]基于滑模控制技術(shù)和 Leader-Follower 方法設(shè)計(jì)編隊(duì)控制器，創(chuàng)新性的將器人定義為 Leader，而 Follower 則是由空中四旋翼飛行器定義的，二者組成了新型的編隊(duì)年，通過 Leader 可從 Follower 處得到反饋信息的設(shè)計(jì)，阿米爾卡比爾理工大學(xué)的 Ag隊(duì)[11]克服了 Follower 出現(xiàn)問題時(shí)會(huì)造成編隊(duì)不成功的狀況，并完成了由四架四旋翼無人飛行并協(xié)同成功搬取重物的仿真實(shí)驗(yàn)。

控制系統(tǒng)是將通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的單一無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)間相互連通，實(shí)時(shí)完成數(shù)據(jù)通信與共享，而在整體角度上項(xiàng)特定的飛行任務(wù)。作為理論研究的知識(shí)準(zhǔn)備，本章主要型，和以其為研究對(duì)象的無人機(jī)編隊(duì)飛行控制系統(tǒng)通信拓。首先，給出了用六自由度關(guān)系描述的無人機(jī)非線性模型法。其次，結(jié)合美國 Aerosonde 小型無人機(jī)的相關(guān)參數(shù)獲和橫側(cè)向線性運(yùn)動(dòng)方程。最后，通過不同的圖論描述介紹與符號(hào)拓?fù)湟约肮潭ㄍ負(fù)渑c切換拓?fù)溥@三種主要的通信拓控制系統(tǒng)模型介紹I 公司研制的 Aerosonde 小型無人機(jī)[80]作為研究對(duì)象，如圖功能：光電、通信中繼、紅外全動(dòng)態(tài)視頻和自動(dòng)識(shí)別等。和民用商用所執(zhí)行的飛行任務(wù)的累積時(shí)長(zhǎng)已經(jīng)達(dá)到了 13 萬長(zhǎng)都是在復(fù)雜惡劣的野外環(huán)境中累積的。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]多智能體最優(yōu)持久編隊(duì)動(dòng)態(tài)生成與控制[J]. 羅小元,邵士凱,關(guān)新平,趙淵潔.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2013(09)
[3]基于LMI的大型互聯(lián)線性系統(tǒng)的分散有限時(shí)間鎮(zhèn)定[J]. 傅勤.  控制與決策. 2010(05)
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[8]Finite-time Control of Linear Singular Systems with Parametric Uncertainties and Disturbances[J]. FENG Jun-E1 WU Zhen1 SUN Jia-Bing21(School of Mathematics and System Sciences, Shandong University, Jinan 250100)2(Department of Information Science and Control Engineering, Shandong University, Weihai 264209).  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2005(04)

博士論文
[1]基于學(xué)習(xí)觀測(cè)器的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)故障重構(gòu)研究[D]. 賈慶賢.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]基于觀測(cè)器的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)故障估計(jì)和調(diào)節(jié)[D]. 張柯.南京航空航天大學(xué) 2012

碩士論文
[1]小型無人機(jī)飛行力學(xué)模型辨識(shí)與魯棒控制研究[D]. 陳坤.南京航空航天大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3340814