本文關(guān)鍵詞：基于混合建模的四旋翼飛行器故障診斷及容錯(cuò)控制研究

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【摘要】：四旋翼飛行器是一種典型的現(xiàn)代復(fù)雜系統(tǒng),相比于固定翼飛機(jī),它具有更復(fù)雜的氣動(dòng)特性和更特殊的飛行狀態(tài),因此需要更高精度的數(shù)學(xué)模型和更穩(wěn)健的故障診斷以及容錯(cuò)控制方法來保證飛行品質(zhì)和飛行安全�；旌辖２呗允谦@得準(zhǔn)確、可靠模型的有效手段之一。在傳統(tǒng)混合建模過程中,先驗(yàn)?zāi)Ｐ秃头菂?shù)模型的內(nèi)涵往往難以界定;分析非參數(shù)模型時(shí),也缺乏線性化方法的選擇標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)上述問題,本文分析了四旋翼飛行器中的各類物理效應(yīng),給出了模型非線性項(xiàng)非線性程度的度量方法,提出一種基于物理效應(yīng)分析和非線性度量的混合建模策略。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該混合建模策略在可靠性、準(zhǔn)確性以及控制器能耗等方面具有良好的優(yōu)越性。在混合建模策略的基礎(chǔ)上,本文提出一種基于主元分析的雙重粒度故障診斷方法。其中,先驗(yàn)?zāi)Ｐ陀糜诖至６燃?jí)別的故障診斷,確定故障發(fā)生的通道(俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航);非參數(shù)模型用于細(xì)粒度級(jí)別的故障診斷,在故障通道中進(jìn)一步確定發(fā)生故障的具體元部件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該故障診斷方法可以有效檢測(cè)并診斷四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)性故障。基于四旋翼飛行器的混合模型及故障診斷的結(jié)果,本文設(shè)計(jì)一種動(dòng)態(tài)反饋容錯(cuò)控制器,以保證閉環(huán)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)性故障下不僅具有漸近穩(wěn)定性,而且能準(zhǔn)確跟蹤系統(tǒng)的期望輸出。仿真結(jié)果表明,該容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)方法具有良好的容錯(cuò)控制效果和更低的控制能耗。
【關(guān)鍵詞】：混合建模 故障診斷 容錯(cuò)控制 結(jié)構(gòu)性故障 四旋翼飛行器
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V267
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注釋表10-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 課題背景及意義11
• 1.2 故障診斷及容錯(cuò)控制研究11-16
• 1.2.1 故障的概念與分類11-13
• 1.2.2 故障檢測(cè)與診斷技術(shù)的發(fā)展13-15
• 1.2.3 容錯(cuò)控制技術(shù)的發(fā)展15-16
• 1.3 混合建模方法概述16-19
• 1.3.1 混合模型的建模思想16
• 1.3.2 混合模型的分類方法16-19
• 1.4 四旋翼直升機(jī)概述19-22
• 1.4.1 四旋翼飛行器飛行原理19-20
• 1.4.2 四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)組成20-21
• 1.4.3 四旋翼飛行器的故障類型21-22
• 1.5 論文主要工作22-23
• 第二章 四旋翼飛行器混合建模策略23-38
• 2.1 引言23
• 2.2 先驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>23-24
• 2.2.1 物理效應(yīng)分析23-24
• 2.2.2 四旋翼飛行器先驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>24
• 2.3 非參數(shù)模型24-29
• 2.3.1 非線性度量方法25-27
• 2.3.2 線性化方法的選擇27-29
• 2.3.3 四旋翼飛行器非參數(shù)模型29
• 2.4 基于物理效應(yīng)分析和非線性度量的混合模型29-33
• 2.4.1 四旋翼飛行器的混合模型30-31
• 2.4.2 混合模型的可靠性討論31-33
• 2.5 實(shí)驗(yàn)與仿真驗(yàn)證33-37
• 2.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置33-34
• 2.5.2 結(jié)果與討論34-37
• 2.6 本章小結(jié)37-38
• 第三章基于混合模型的雙重粒度故障診斷方法38-54
• 3.1 引言38
• 3.2 雙重粒度故障診斷思想38-39
• 3.3 主元分析方法39-42
• 3.3.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理和主元選取39-40
• 3.3.2 主成分分析模型40
• 3.3.3 基于主元分析的故障檢測(cè)方法40-41
• 3.3.4 基于傳統(tǒng)貢獻(xiàn)圖的故障診斷方法41-42
• 3.4 基于混合模型和主元分析的四旋翼飛行器雙重粒度故障診斷方法42-45
• 3.4.1 粗粒度級(jí)別故障診斷42-43
• 3.4.2 細(xì)粒度級(jí)別故障診斷43-45
• 3.5 實(shí)驗(yàn)與仿真驗(yàn)證45-53
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置45
• 3.5.2 結(jié)果與討論45-53
• 3.6 本章小結(jié)53-54
• 第四章 基于混合模型的四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)性故障容錯(cuò)控制研究54-62
• 4.1 引言54
• 4.2 問題描述54
• 4.3 動(dòng)態(tài)反饋容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)方法54-56
• 4.3.1 控制目標(biāo)54-55
• 4.3.2 動(dòng)態(tài)反饋容錯(cuò)控制器穩(wěn)定性證明55-56
• 4.4 實(shí)驗(yàn)與仿真驗(yàn)證56-61
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置56-57
• 4.4.2 結(jié)果與討論57-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 研究工作總結(jié)62
• 5.2 研究工作展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的科研項(xiàng)目70

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1 張君昌,侯義斌,李言俊;基于知識(shí)熵漲落的系統(tǒng)智能容錯(cuò)控制法[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào);2000年02期

2 黃孝彬,牛玉廣,孫萬云;容錯(cuò)控制及其在火電廠中的應(yīng)用[J];電力情報(bào);2000年04期

3 王峰;汪t，

本文編號(hào)：864816