摘要
目前，飞行控制计算机的可靠性已经成为衡量无人机飞行控制系统性能的重要指标，随着无人机执行任务的复杂性增加以及任务环境的多样性变化，更是急需提高飞行控制计算机的可靠性。容错控制技术的提出能够极大的提高了飞行控制计算机的安全性与可靠性。本文以三余度飞行控制计算机作为研究对象，展开容错控制技术的研究，主要包含以下三部分： 首先，对某型三余度飞行控制计算机的功能需求和性能需求进行综合研究，深入分析了控制单元、接口单元以及FlexRay总线单元的余度设计思想与实现技术特点，对三余度飞行控制计算机进行可靠性定量分析，确定总线单元的余度结构；在此硬件基础上设计了对应的软件结构，为各功能单元的容错控制方法研究提供了理论基础。 其次，以分析各功能单元的故障模式为起点，重点研究了如下内容：针对控制单元，设计了基于时间的自适应故障检测算法与基于“状态指示器”的自适应一致性表决算法，提出一种综合上述两种算法的多级故障检测机制，并将“状态指示器”作为优先级切换判据，设计重构策略与前后向恢复策略；针对接口单元，设计了基于解析模型的故障检测算法，提出一种改进单分类支持向量机（one-classsupportvectormachine，OCSVM）的残差决策算法，设计了组合模型解析余度故障检测机制，并分析局部失效和整体失效下的重构策略与恢复策略；对于FlexRay总线单元，提出一种基于“请求/应答”的故障检测算法，设计了“1+3”余度结构下的重构策略。 最后，通过以某型三余度飞行控制计算机原理样机为核心，搭建实时仿真测试平台，给出目前主流的性能度量参数，验证本文的研究成果。采用故障注入的方式，对各个功能单元的容错控制方法进行验证，通过对无故障和典型故障下的系统仿真输出结果进行统计分析，验证本文设计的容错控制方法正确、有效，满足设计目标。
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