基於NUIO的無人機作動器故障檢測

       對受未知氣流幹擾與隨機噪聲影響的無人機縱向係統進行作動器故障檢測研究.在建立固定翼式無人機非線性係統縱向模型的基礎上,設計了基於容積卡爾曼濾波(CKF)的非線性未知輸入觀測器(NUIO).通過構造未知輸入觀測器結構來解耦未知氣流幹擾對殘差的影響,同時,CKF被算法用於求解觀測器增益矩陣,實現了在未知氣流幹擾解耦情況下殘差對隨機噪聲的魯棒性.最後,利用殘差x2檢驗方法判斷故障是否發生.仿真結果表明:此方法能有效解耦未知幹擾對殘差的影響,並快速、準確地檢測出了無人機作動器故障。

       根據飛翼無人機特殊外形布局、氣動性能及控製品質要求,在風擾動存在情況下,針對係統縱向俯仰通道和橫側向滾轉通道,設計了基於魯棒最優理論的靜態投影控製器.分析了投影控製方法的一般原理,建立了飛行控製係統的魯棒伺服模型,應用最優線性二次型調節器(LQR)方法構成魯棒伺服LQR控製,並以閉環係統為參考係統,通過靜態投影法則以輸出反饋重構參考係統主體特征結構,避免了LQR方法中部分反饋變量無法精確測量的問題.仿真過程中對比驗證了風擾動下常規PID姿態駕駛儀和靜態投影方法的控製效果.仿真結果表明,所設計的靜態投影控製係統響應速度快,且具有較強的穩定性和抗風擾動能力。


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