论文摘要：多传感器故障诊断及其在无人机中的应用

无人机因其性价比高、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性好等优点，在军事和民用领域得到了广泛的应用。技术。无人机作为典型的多传感器系统，主要包括惯性导航系统、GPS、大气机、磁力计等。要实现其精确控制，就必须保证飞行参数的准确测量，即保证输出的各种传感器真实可靠。传感器的测量信息用于反馈控制、自动导航和飞行控制系统的动态监测过程，对保障无人机的安全飞行起着至关重要的作用。由于电磁干扰、机械振动、温度剧烈变化等因素，传感器容易出现故障。因此，快速准确地检测传感器故障对于提高无人机系统的安全性和可靠性具有重要意义。结合提高无人机系统安全性和可靠性的迫切需要，本文利用多个传感器的冗余信息，以皮托管为例，开展无人机传感器故障诊断方法及应用研究。论文的主要工作如下：首先，通过对无人机的动力学和运动学分析，建立了无人机的六自由度非线性模型，得到了无人机的纵向线性模型。利用小扰动线性化原理。以皮托管为例，介绍其工作原理和传感器故障建模，为后面皮托管故障诊断方法的研究奠定基础。其次，针对大气扰动影响下的皮托管故障检测问题，提出了一种基于H∞/Hi故障诊断滤波器的无人机皮托管故障检测方法。 Hi 指数用来描述残差对故障的敏感性，H∞ 范数代表残差对扰动的鲁棒性。故障检测滤波器的设计问题转化为 H∞/Hi 优化。问题，实现最优残差发生器的设计。然后，通过残差评估函数对残差进行评估，从而实现对皮托管故障的快速准确检测。最后，针对无人机飞控系统已经完成观测器设计的特殊情况，对动态后置滤波器的设计进行了研究。现有观测器产生的残差经过动态后置滤波器后，其故障诊断性能在H∞/Hi指标下仍是最优的。同时，结合阈值选择，在满足给定误报率的要求下，最大限度地提高故障检测率。仿真实验验证了所提方法的有效性。

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