3、无人机故障诊断与容错控制技术解析

无人机故障诊断与容错控制技术解析

1. 无人机可靠性与容错控制的重要性

随着自动化技术的发展，越来越多的小型无人机涌现，其应用领域不断拓展，涵盖遥感、航空测绘等。新一代无人机需要在提高任务执行效率的同时，具备更高的安全性和可靠性。

在许多应用场景中，为完成特定任务，无人机需搭载不同的传感器和仪器系统，这使得无人机可被视为空中传感器/有效载荷载体。而且，机载仪器的成本往往超过无人机本身，特别是小型无人机。此外，无人机常需在复杂危险的环境中工作，如城市监控、消防和特殊军事行动等，这些情况严重威胁着无人机及其昂贵的机载仪器的安全和可靠性。在城市区域执行任务时，无人机飞行中的故障不仅会导致自身损失，还可能危及人类生命和财产安全。

因此，无人机的可靠性和生存能力变得至关重要，必须特别考虑关键安全问题。容错能力是安全关键系统（如飞机和航天器）的重要特性，拥有能够容忍一定故障而不危及自身和周围环境的无人机系统将带来诸多益处。从控制角度看，设计所谓的自修复“智能”飞行控制系统以提高无人机的可靠性和生存能力，也是美国国防部2005年发布的无人机系统路线图对下一代飞行控制系统的要求。

2. 故障检测与诊断

2.1 故障检测与诊断的任务

故障检测与诊断（FDD）用于检测系统中的故障，并诊断其位置和大小，主要有以下任务：
- 故障检测 ：指示系统中出现了问题，如故障的发生及发生时间。
- 故障隔离 ：确定故障的位置和类型。
- 故障识别 ：确定故障的大小。

FDD面临着实时监