基于VxWorks下的无人机故障注入与诊断实时仿真平台研究

• 作 者: 花良浩
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 无人机 故障注入 故障诊断 滑模观测器 仿真平台

无人机是一种结构复杂，具有极强实用性的飞行器，在军用和民用领域具有重要的应用价值。在无人机研制过程中，如何准确获取无人机的故障信息，验证系统故障诊断的性能，设计出高性能的故障诊断算法，对于无人机整体安全性设计来说是极为重要的关键一环。本文以某型无人机为具体研究对象，研究了故障注入与故障诊断仿真技术在无人机飞行控制系统中的应用，构建了无人机故障注入与诊断半物理实时仿真平台，并利用滑模故障诊断观测器技术对飞控系统的执行器和传感器的故障诊断问题进行了理论研究。全文的主要工作如下：首先，介绍了无人机故障注入与诊断仿真平台的课题研究背景和意义，概述了目前主要的故障注入模式及实现方法，并综述了故障诊断技术与半物理仿真技术的发展现状。其次，设计了无人机故障注入与故障诊断仿真平台。硬件上，完成了无人机模型实时仿真计算机、控制和故障诊断计算机、监控计算机的通信架构设计；软件上，完成了无人机故障注入与故障诊断功能的软件流程的设计以及仿真平台用户操作界面的设计。然后，针对系统传感器和执行器故障，考虑系统存在干扰的情况。设计了一种自适应滑模观测器和故障诊断算法，仿真结果表明所提算法的有效性及对干扰的鲁棒性。最后，对于整个设计的无人机故障注入与诊断仿真平台做了综合测试，验证了整套系统的有效性和可行性。