無(wú)人直升機(jī)飛行傳感器仿真及其故障診斷與容錯(cuò)技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)人直升機(jī)機(jī)載飛行傳感器通常有體積、重量等方面的限制,并且經(jīng)常工作在振動(dòng)、強(qiáng)干擾等惡劣環(huán)境下,所以飛行傳感器是無(wú)人直升機(jī)控制系統(tǒng)中可靠性要求比較高的環(huán)節(jié)之一。本論文旨在設(shè)計(jì)一套無(wú)人直升機(jī)飛行傳感器仿真系統(tǒng),模擬真實(shí)飛行傳感器并給出了一種傳感器的故障診斷和容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法。主要研究工作如下:
　　 針對(duì)某型無(wú)人直升機(jī)機(jī)載飛行傳感器進(jìn)行逐一分析和研究,分別建立垂直陀螺、壓電式角速率陀螺、撓性加速度計(jì)、磁航向計(jì)、大氣數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)和GPS的

2、數(shù)學(xué)模型；研究并建立了各個(gè)傳感器的誤差模型；分析了各個(gè)傳感器可能出現(xiàn)的故障并給出了相應(yīng)的故障模式。
　　 利用垂直陀螺、壓電陀螺、加速度計(jì)、大氣數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)、GPS、磁航向計(jì)的誤差狀態(tài)和測(cè)量信息,給出了一種基于雙狀態(tài)χ2的故障診斷和聯(lián)邦濾波容錯(cuò)算法,通過(guò)分別設(shè)計(jì)聯(lián)邦濾波子系統(tǒng),解決輸出頻率不同的傳感器測(cè)量信息融合問(wèn)題。基于某無(wú)人直升機(jī)模型,按設(shè)定航跡飛行,利用建立的無(wú)人直升機(jī)飛行仿真模型給出了其位置、速度和姿態(tài)等傳感器測(cè)量輸出信

3、息,并利用所提的故障診斷與聯(lián)邦濾波容錯(cuò)算法開展了傳感器故障診斷與信息融合仿真試驗(yàn)。
　　 為了驗(yàn)證無(wú)人直升機(jī)傳感器仿真系統(tǒng)的實(shí)用性,采用高性能DSP設(shè)計(jì)了一套傳感器仿真器,設(shè)計(jì)了各傳感器的輸入輸出接口,通過(guò)上位機(jī)將各傳感器的誤差和故障注入到仿真器中,并設(shè)計(jì)了故障診斷和容錯(cuò)設(shè)計(jì)算法程序,完成了無(wú)人直升機(jī)飛行傳感器仿真系統(tǒng)的半實(shí)物仿真試驗(yàn)。仿真結(jié)果表明該傳感器仿真器能夠模擬真實(shí)傳感器的測(cè)量信號(hào)和診斷出傳感器發(fā)生的故障并進(jìn)行容錯(cuò)處理,