摘要
飞行控制系统是无人机的核心，其可靠性关系到无人机的安全，对飞行控制系统进行快速准确的故障诊断是保证无人机系统安全的基础，因此，开展飞行控制系统故障诊断技术的研究具有重要的研究意义和应用价值。本文以执行机构和无人机数学模型为基础，研究了基于残差的阈值-改进SPRT联合诊断算法，开发了基于双CPU架构的飞行控制与故障诊断综合系统，实现了对无人机飞行控制系统的执行机构和传感器的故障诊断。 论文首先分析了飞行控制系统故障诊断的设计需求，制定了故障诊断系统的总体设计策略。其次，论文在建立了执行机构解析模型的基础上，以模型的输出与执行机构的实际位置的残差为依据，研究了基于残差的阈值-改进SPRT联合诊断算法，实现了对执行机构故障快速有效的在线诊断。再次，论文建立了无人机的数学模型，根据模型解算的飞行状态参数进行传感器特性仿真，以获得估计值与测量值的残差，在阈值-改进SPRT联合诊断算法的基础上，综合了专家系统判决和数据融合分析等手段，提高传感器故障诊断的准确性。然后，论文针对故障诊断平台的双CPU架构，开展了飞行控制与故障诊断综合系统的功能设计和软件实现。最后，在半物理仿真环境下对系统进行仿真验证，验证结果表明，所设计的基于在线模型的故障诊断系统能快速准确地诊断出飞控系统的执行机构故障和传感器故障。
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