四旋翼飞行器故障诊断方法研究

摘要

四旋翼飞行器具有结构简单，操作灵活，尺寸小，重量轻，带载能力强的特点，因此，在军用和民用领域具有重要的应用价值。由于四旋翼飞行器是一个非线性、多变量、强耦合的动力学系统，为了提高四旋翼飞行器的安全性和可靠性，故障诊断的研究成为热点问题。本文以四旋翼飞行器的执行器故障诊断方法展开研究。论文的主要工作如下：
　　论述了四旋翼飞行器故障诊断的国内外研究现状，分析了四旋翼飞行器的组成和结构特点，建立了四旋翼飞行器的动态系统模型，在此基础上建立了四旋翼飞行器故障模型。并介绍了Qball-X4实验平台和组成。
　　论文针对四旋翼飞行器的执行器故障问题，研究了基于模型的故障诊断方法。提出了基于粒子滤波的Qball-X4故障诊断方法、基于代价评估粒子滤波残差似然比检验法的Qball-X4故障诊断方法和基于未知输入观测器的Qball-X4故障诊断方法。在Qball-X4实验平台下搭建故障诊断模型，采用无线局域网进行通讯，24个OptiTrack照相机进行定位，通过下载代码到处理器，实时控制该系统。在飞行过程中注入故障，根据这三种算法输出的残差信号进行故障诊断。故障诊断结果显示，在正常情况下残差值维持在零附近，当发生故障时残差就发生跳变，因此通过残差与设定的阈值进行比较来判断出是否发生故障。
　　论文对所提出的三种方法进行了分析对比，并对本课题以后的研究方向进行展望。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 故障诊断的综述

1.4 论文的主要内容和章节安排

2.1 引言

2.2 Qball-X4的建模

2.3 Qball-X4实验平台

2.4 本章小结

3.1 引言

3.2 基于粒子滤波算法的Qball-X4故障诊断方法

3.3 实验验证及结果分析

3.4 本章小结

4 基于代价评估粒子滤波残差似然比检验法的Qball-X4故障诊断方法及实验验证

4.1 引言

4.2 基于CRPF 残差似然比检验方法的Qball-X4故障诊断方法

4.3 实验验证及结果分析

4.4 本章小结

5.1 引言

5.2 基于未知输入观测器的Qball-X4故障诊断方法

5.3 实验验证及结果分析

5.4 本章小结

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

在校期间所发表的论文、奖项