四旋翼无人机的自适应故障诊断与估计 |
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引用本文: | 王莉娜,刘贞报,院金彪,党庆庆,江飞鸿,王宝栋.四旋翼无人机的自适应故障诊断与估计[J].北京航空航天大学学报,2023(9):2395-2405. |
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作者姓名: | 王莉娜 刘贞报 院金彪 党庆庆 江飞鸿 王宝栋 |
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作者单位: | 1. 西北工业大学民航学院;2. 航空工业第一飞机设计研究院飞控系统设计研究所 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(61672430);;国家留学基金创新型人才国际合作培养项目(201906290246);;航空科学基金(ASFC-2018ZC53026);;陕西省重点研发计划(2019ZDLGY14-02-010); |
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摘 要: | 针对四旋翼无人机执行器常见故障,提出一种基于自适应技术和观测器的鲁棒故障检测和估计(FDE)方法。在故障检测阶段,设计非线性诊断观测器,通过解析函数推导出阈值,确保所提检测方法的鲁棒性,并对所设计的观测器和残差评估函数进行证明。在故障估计阶段,提出基于切换ρ-修正的自适应律来准确估计检测到故障的方案。该方案不仅能够同时估计系统状态和残差信号,而且能估计未知故障的特征和大小。通过线性矩阵不等式进行设计参数的计算。利用2种故障场景分别进行仿真验证,同时在4种情况下讨论所提方法的有效性。基于四旋翼无人机硬件在环实验台验证了所提方法的可行性。
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关 键 词: | 故障检测和估计 无人机 自适应技术 观测器 执行器故障 |
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