Sliding Mode Fault Tolerant Control for Unmanned Aerial Vehicle with Sensor and Actuator Faults

机译：具有传感器和执行器故障的无人机滑模容错控制

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The unmanned aerial vehicle (UAV) has been developing rapidly recently, and the safety and the reliability of the UAV are significant to the mission execution and the life of UAV. Sensor and actuator failures of a UAV are one of the most common malfunctions, threating the safety and life of the UAV. Fault-tolerant control technology is an effective method to improve the reliability and safety of UAV, which also contributes to vehicle health management (VHM). This paper deals with the sliding mode fault-tolerant control of the UAV, considering the failures of sensor and actuator. Firstly, a terminal sliding surface is designed to ensure the state of the system on the sliding mode surface throughout the control process based on the simplified coupling dynamic model. Then, the sliding mode control (SMC) method combined with the RBF neural network algorithm is used to design the parameters of the sliding mode controller, and with this, the efficiency of the design process is improved and system chattering is minimized. Finally, the Simulink simulations are carried out using a fault tolerance controller under the conditions where accelerometer sensor, gyroscope sensor or actuator failures is assumed. The results show that the proposed control strategy is quite an effective method for the control of UAVs with accelerometer sensor, gyroscope sensor or actuator failures.

机译：无人机（UAV）最近发展迅速，无人机的安全性和可靠性对任务执行和无人机的寿命至关重要。无人机的传感器和执行器故障是最常见的故障之一，威胁到无人机的安全和寿命。容错控制技术是提高无人机的可靠性和安全性的有效方法，它也有助于车辆健康管理（VHM）。考虑到传感器和执行器的故障，本文研究了无人机的滑模容错控制。首先，基于简化的耦合动力学模型，设计了终端滑动表面，以确保整个控制过程中系统处于滑动模式表面上的状态。然后，将滑模控制（SMC）方法与RBF神经网络算法相结合来设计滑模控制器的参数，从而提高了设计过程的效率，并最大程度地减少了系统抖动。最后，在假定加速度计传感器，陀螺仪传感器或执行器故障的条件下，使用容错控制器执行Simulink仿真。结果表明，所提出的控制策略对于控制带有加速度传感器，陀螺仪传感器或执行器故障的无人机非常有效。

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期刊名称 Sensors (Basel Switzerland)
作者
Juan Tan; Yonghua Fan; Pengpeng Yan; Chun Wang; Hao Feng;
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作者单位

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年(卷),期 2019(19),3
年度 2019
页码 643
总页数 15
原文格式 PDF
正文语种
中图分类
关键词
unmanned aerial vehicle (UAV) sensor faults actuator faults fault-tolerant control sliding mode control (SMC);

机译：无人机（UAV）;传感器故障;执行器故障;容错控制;滑模控制（SMC）;
入库时间 2022-08-17 12:50:00

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