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基于混合建模的四旋翼飞行器故障诊断及容错控制研究

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注释表

第一章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2故障诊断及容错控制研究

1.3混合建模方法概述

1.4四旋翼直升机概述

1.5论文主要工作

第二章 四旋翼飞行器混合建模策略

2.1引言

2.2先验模型

2.3非参数模型

2.4基于物理效应分析和非线性度量的混合模型

2.5 实验与仿真验证

2.6 本章小结

第三章 基于混合模型的双重粒度故障诊断方法

3.1引言

3.2双重粒度故障诊断思想

3.3主元分析方法

3.4 基于混合模型和主元分析的四旋翼飞行器双重粒度故障诊断方法

3.5实验与仿真验证

3.6本章小结

第四章 基于混合模型的四旋翼飞行器结构性故障容错控制研究

4.1引言

4.2问题描述

4.3动态反馈容错控制器设计方法

4.4实验与仿真验证

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1研究工作总结

5.2研究工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目

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摘要

四旋翼飞行器是一种典型的现代复杂系统,相比于固定翼飞机,它具有更复杂的气动特性和更特殊的飞行状态,因此需要更高精度的数学模型和更稳健的故障诊断以及容错控制方法来保证飞行品质和飞行安全。混合建模策略是获得准确、可靠模型的有效手段之一。在传统混合建模过程中,先验模型和非参数模型的内涵往往难以界定;分析非参数模型时,也缺乏线性化方法的选择标准。
  本文分析了四旋翼飞行器中的各类物理效应,给出了模型非线性项非线性程度的度量方法,提出一种基于物理效应分析和非线性度量的混合建模策略。实验结果表明,该混合建模策略在可靠性、准确性以及控制器能耗等方面具有良好的优越性。在混合建模策略的基础上,本文提出一种基于主元分析的双重粒度故障诊断方法。其中,先验模型用于粗粒度级别的故障诊断,确定故障发生的通道(俯仰、滚转、偏航);非参数模型用于细粒度级别的故障诊断,在故障通道中进一步确定发生故障的具体元部件。实验结果表明,该故障诊断方法可以有效检测并诊断四旋翼飞行器的结构性故障。基于四旋翼飞行器的混合模型及故障诊断的结果,本文设计一种动态反馈容错控制器,以保证闭环系统在结构性故障下不仅具有渐近稳定性,而且能准确跟踪系统的期望输出。仿真结果表明,该容错控制器设计方法具有良好的容错控制效果和更低的控制能耗。

著录项

  • 作者

    王岳;

  • 作者单位

    南京航空航天大学;

  • 授予单位 南京航空航天大学;
  • 学科 控制理论与控制工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 姜斌;
  • 年度 2015
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 V275.1;V267.3;
  • 关键词

    旋翼飞行器; 飞行器维护; 故障诊断; 容错技术;

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