多旋翼无人机故障重构和容错控制研究任务书

 2021-08-20 01:08

1. 毕业设计(论文)主要目标:

无人机,由于体积小且机动性高等优势,广泛应用于军事、民用、国防的各个行业。为了防止多旋翼无人机的坠毁而造成不必要的人员和财产损失,必须有一套可对多旋翼无人机的状态进行实时监控并快速判断故障发生的策略。本论文拟建立发生执行机构故障后无人机的数学模型,分析几种常见无人机故障的形成原因和表现形式,将着重研究执行机构故障对无人机的影响。并采用分层设计的方法,设计无人机基本控制律和控制分配律,实现了无人机的姿态控制和故障下的可靠飞行。

2. 毕业设计(论文)主要内容:

本论文以无人机为研究对象,针对无人机飞行过程中的执行机构故障,重点研究飞行器在失效故障下的容错飞行控制技术,为控制系统的实际应用提供了理论依据和原理方法。首先,采用牛顿一欧拉方法来推导模型的刚体动力学分析作用在无人机上的力和力矩,推导出无人机的数学模型完整简化表达式和无人机执行器发生故障后的模型。基于无人机的机械结构和飞行原理,重点针对执行机构发生卡死故障和失效故障的情况,建立了无人机在故障情况下的非线性模型。其次,针对六旋翼无人机的执行机构故障,研究故障诊断技术,设计自适应观测器,根据飞行器的故障特征,实现了对执行机构故障信息的准确重构。在执行机构故障诊断技术的基础上,运用分层模块化设计方法,研究飞行器的容错控制方法。针对无人机的非线性特征,运用滑模变结构方法设计了飞行器的基本控制律,实现对飞行姿态的稳定控制,有效地消除了外界干扰对系统的影响。针对执行机构失效故障,设计了自适应调节律,通过自动调节控制分配参数,实现了失效故障下飞行器的可控飞行。最后在Simulink环境下进行仿真验证。

3. 主要参考文献

[1]吴旻. 六旋翼无人机故障安全系统的相关研究[D]. 南京信息工程大学, 2015.

[2]张宇. 四旋翼无人机的容错控制方法研究[D]. 哈尔滨工业大学, 2015.

[3]张宇. 四旋翼无人机的容错控制方法研究[D]. 哈尔滨工业大学, 2015.

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