[發明專利]一種基于混合模型的四旋翼飛行器雙重粒度故障診斷方法

有效

• 申請號: 201410196572.1
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103984233B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 王岳;姜斌;陸寧云
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 吳樹山

1.一種基于混合模型的四旋翼飛行器雙重粒度故障診斷方法，其特征在于它包括如下具體步驟：

步驟A：應用各類物理效應對四旋翼飛行器的影響程度進行分析，根據影響程度將其劃分為主要影響因素和次要影響因素，確定四旋翼飛行器混合模型中的先驗模型和非參數模型的建模范疇，并根據主要影響因素建立先驗模型；

步驟B：針對次要影響因素分析非參數模型中的各類非線性項和耦合項，度量四旋翼飛行器的非線性程度；

步驟C：根據物理效應的影響程度和各項非線性程度，運用模糊推理機選擇合適的參數辨識、線性化方法，建立四旋翼飛行器的混合模型；

步驟D：根據數據的來源和自身物理定義，對四旋翼飛行器的粒度級別進行劃分；

步驟E：采用基于主元分析的過程監測方法，先針對粗粒度級別的數據，確定故障發生的通道，再針對細粒度級別的數據，定位出故障發生的元部件，由此實現雙重粒度故障診斷。

2.根據權利要求1所述的一種基于混合模型的四旋翼飛行器雙重粒度故障診斷方法，其特征在于步驟A所述的各類物理效應，是指表現為氣動力矩的形式，該氣動力矩是由四旋翼飛行器旋翼旋轉產生的拉力和阻力引起的，它是飛行器承受的最主要的力矩類型，包括滾轉力矩、俯仰力矩和偏航力矩的形式，屬于非參數模型的建模范疇。

3.根據權利要求2所述的一種基于混合模型的四旋翼飛行器雙重粒度故障診斷方法，其特征在于所述的氣動力矩為主要影響因素，可建立先驗模型式如下：

上式中，分別表示俯仰角，滾轉角和偏航角；l是電機中心點到坐標原點的距離；K_f、K_t,c是電機電壓和轉矩之間的常量系數；V₁、V₃、V₂、V₄是前、后、左、右四個電機產生的電壓；J_xx，J_yy，J_zz分別表示滾轉通道，俯仰通道，偏航通道關于x，y，z軸的轉動慣量。

4.根據權利要求1所述的一種基于混合模型的四旋翼飛行器雙重粒度故障診斷方法，其特征在于步驟B所述的非線性程度是指：對于輸入信號一個穩定的因果系統N：U_a→Y,它的非線性程度定義為如下非負方程式：

φNU=infG∈Ysupu∈U||G[u]-N[u]||VT||N[u]||VT]]>

上式中的G：U_a→Y為線性算子，范數||·||_VT定義為再對非參數模型中的非線性項和耦合項的非線性程度度量后，可選擇合適的線性化、參數辨識方法。