本文關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)的故障診斷與容錯(cuò)控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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(lèi)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)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(lèi)別,驗(yàn)證了方法的正確性。最后根據(jù)飛機(jī)控制舵面效應(yīng)的先驗(yàn)知識(shí),給出了不同故障類(lèi)別實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制的偽逆矩陣的形式。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)人機(jī) 故障診斷 容錯(cuò)控制 翼面損壞 嵌入式系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V267
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)概述8-9
• 1.2 無(wú)人機(jī)故障診斷與容錯(cuò)控制的研究背景與意義9-11
• 1.3 故障診斷技術(shù)概述11-14
• 1.3.1 基于解析模型的故障診斷12-13
• 1.3.2 基于知識(shí)的故障診斷13
• 1.3.3 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障診斷13-14
• 1.4 容錯(cuò)控制技術(shù)概述14
• 1.5 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究狀況與本文研究?jī)?nèi)容14-18
• 1.5.1 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究狀況14-16
• 1.5.2 本文研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 無(wú)人機(jī)故障類(lèi)別概述與翼面故障分析18-24
• 2.1 無(wú)人機(jī)典型控制鏈路節(jié)點(diǎn)故障概述18-20
• 2.1.1 無(wú)人機(jī)飛行控制器故障18
• 2.1.2 無(wú)人機(jī)飛行傳感器故障18-19
• 2.1.3 無(wú)人機(jī)執(zhí)行器故障19-20
• 2.2 無(wú)人機(jī)翼面故障20-23
• 2.2.1 常規(guī)布局固定翼飛機(jī)翼面概述20-21
• 2.2.2 主翼單邊部分受損分析21
• 2.2.3 水平尾翼單邊部分受損分析21-22
• 2.2.4 垂直尾翼部分受損分析22-23
• 2.2.5 翼面故障與角速度狀態(tài)的關(guān)系23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 辨識(shí)建模、故障診斷與容錯(cuò)控制原理24-33
• 3.1 系統(tǒng)辨識(shí)建模原理24-28
• 3.1.1 系統(tǒng)的建模方式24-25
• 3.1.2 最小二乘辨識(shí)法25-26
• 3.1.3 批處理最小二乘辨識(shí)法26-27
• 3.1.4 遞推最小二乘辨識(shí)法27-28
• 3.2 基于解析模型的故障診斷原理28-31
• 3.2.1 問(wèn)題描述28-29
• 3.2.2 基于觀測(cè)器的殘差構(gòu)造29-30
• 3.2.3 殘差評(píng)估30-31
• 3.3 偽逆法容錯(cuò)控制原理31-32
• 3.3.1 偽逆法概述31
• 3.3.2 偽逆法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 系統(tǒng)的硬件和軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)33-49
• 4.1 硬件選型33-36
• 4.1.1 微控制器選型33-34
• 4.1.2 傳感器選型34-35
• 4.1.3 數(shù)據(jù)記錄器35-36
• 4.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)36-39
• 4.3 軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)39-47
• 4.3.1 μC/OS-II嵌入式開(kāi)源實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介40
• 4.3.2 μC/OS-II嵌入式開(kāi)源實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在STM32的移植40-41
• 4.3.3 控制量輸入與控制量輸出任務(wù)創(chuàng)建41-44
• 4.3.4 三軸角速度測(cè)量44-46
• 4.3.5 基于FATFS文件系統(tǒng)的Micro SD卡存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)46-47
• 4.4 本章小結(jié)47-49
• 第五章 辨識(shí)建模、故障診斷的實(shí)現(xiàn)與容錯(cuò)控制49-60
• 5.1 實(shí)驗(yàn)無(wú)人機(jī)介紹與故障植入機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)49-51
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象49-50
• 5.1.2 垂直尾翼故障植入機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)50-51
• 5.2 用系統(tǒng)辨識(shí)方法構(gòu)造三狀態(tài)輸出模型51-55
• 5.2.1 飛行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備51-52
• 5.2.2 RLS遞推最小二乘法辨識(shí)系統(tǒng)參數(shù)52-55
• 5.3 翼面損傷時(shí)的故障診斷55-57
• 5.3.1 殘差與故障映射向量構(gòu)造55-56
• 5.3.2 垂直尾翼故障診斷算例56-57
• 5.4 翼面損傷時(shí)的容錯(cuò)控制討論57-58
• 5.5 本章小結(jié)58-60
• 第六章 全文總結(jié)與展望60-62
• 6.1 總結(jié)60-61
• 6.2 展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 附錄65-70

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 淳于江民,張珩;無(wú)人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];飛航導(dǎo)彈;2005年02期

2 姜斌;楊浩;;飛控系統(tǒng)主動(dòng)容錯(cuò)控制技術(shù)綜述[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2007年12期

  本文關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)的故障診斷與容錯(cuò)控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：396806