混雜動態(tài)系統(tǒng)健康評估及在多旋翼無人機中的應用 趙峙堯著

第1章　緒論 1
1.1　名詞解析 1
1.1.1　健康管理與健康評估 1
1.1.2　混雜動態(tài)系統(tǒng)與多旋翼飛行器 7
1.2　關鍵技術問題和意義 9
1.2.1　關鍵技術問題 9
1.2.2　關鍵技術研究意義 10
1.3　技術研究現(xiàn)狀分析 13
1.3.1　健康評估技術研究現(xiàn)狀 13
1.3.2　混雜動態(tài)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 25
1.3.3　發(fā)展趨勢 28
1.4　本書內容與章節(jié)安排 31
1.4.1　本書內容 31
1.4.2　章節(jié)安排 33
1.5　小結 36
第2章　基礎知識 37
2.1　可靠性的基本概念 37
2.1.1　可靠性的定義 37
2.1.2　可靠性常用的三大指標 38
2.1.3　可靠性特征量 38
2.2　率?？煽啃岳碚?39
2.2.1　基本概念 39
2.2.2　率模可靠度 40
2.3　混雜動態(tài)系統(tǒng)模型 41
2.3.1　隨機混雜系統(tǒng) 41
2.3.2　隨機線性混雜系統(tǒng) 43
2.4　多旋翼動態(tài)模型 45
2.4.1　總體描述 45
2.4.2　坐標系 46
2.4.3　多旋翼剛體模型 47
2.4.4　控制分配模型 49
2.4.5　PD控制器 51
2.5　離散事件系統(tǒng)監(jiān)督控制理論 51
2.5.1　有限狀態(tài)自動機 52
2.5.2　監(jiān)督控制理論 53
2.6　小結 55
第3章　健康度量指標 56
3.1　健康的定義 56
3.2　經典健康度 57
3.3　模糊健康度 58
3.3.1　定義及算法的提出 58
3.3.2　模糊健康度計算過程及有效性——案例驗證 61
3.3.3　算法改進 66
3.4　健康等級 72
3.5　混雜動態(tài)系統(tǒng)的健康度量 73
3.5.1　混雜動態(tài)系統(tǒng)的經典健康度 73
3.5.2　混雜動態(tài)系統(tǒng)的模糊健康度 74
3.6　小結 75
第4章　混雜動態(tài)系統(tǒng)健康和異常行為建模 76
4.1　系統(tǒng)建模概述 76
4.2　執(zhí)行器行為建模 77
4.2.1　執(zhí)行器健康模型 77
4.2.2　加性輸入故障 78
4.2.3　控制效率退化 78
4.3　傳感器行為建模 79
4.3.1　傳感器健康模型 80
4.3.2　信號丟失 80
4.3.3　信號卡死 82
4.3.4　信號漂移 83
4.3.5　大噪聲 84
4.4　多旋翼異常行為建模 86
4.4.1　控制效率退化建模 86
4.4.2　傳感器異常行為建模 87
4.4.3　多旋翼的混雜動態(tài)系統(tǒng)建模 91
4.5　小結 93
第5章　混雜動態(tài)系統(tǒng)健康監(jiān)測技術 94
5.1　問題概述 94
5.2　一般動態(tài)系統(tǒng)健康監(jiān)測算法 95
5.2.1　基于擴展卡爾曼濾波的系統(tǒng)狀態(tài)估計 95
5.2.2　健康定量計算 97
5.3　基于改進交互多模型的混雜動態(tài)系統(tǒng)健康監(jiān)測算法 100
5.3.1　基于改進交互多模型算法的系統(tǒng)狀態(tài)估計 101
5.3.2　健康定量計算 106
5.4　健康監(jiān)測仿真 107
5.4.1　多旋翼控制效率退化仿真 107
5.4.2　多旋翼傳感器異常仿真 120
5.5　健康監(jiān)測實驗 134
5.6　小結 140
第6章　混雜動態(tài)系統(tǒng)健康預測技術 142
6.1　問題概述 142
6.2　隨機線性混雜系統(tǒng)的健康預測算法 143
6.2.1　含觀測器的隨機線性混雜系統(tǒng) 143
6.2.2　隨機線性混雜系統(tǒng)的混雜狀態(tài)演化 144
6.3　多旋翼傳感器異常情景下的健康預測仿真 155
6.3.1　多旋翼模型線性化 155
6.3.2　隨機線性混雜系統(tǒng)建模 157
6.3.3　混雜狀態(tài)演化和健康定量計算 159
6.3.4　仿真結果 161
6.4　小結 169
第7章　多旋翼應急決策機制設計 171
7.1　問題概述 171
7.2　多旋翼常見可靠飛行問題 173
7.2.1　通信故障 173
7.2.2　傳感器失效 174
7.2.3　動力系統(tǒng)異常 175
7.3　多旋翼設計的用戶需求 176
7.3.1　功能需求 176
7.3.2　可靠飛行需求 177
7.4　多旋翼模態(tài)和事件定義 178
7.4.1　多旋翼模態(tài) 178
7.4.2　多旋翼事件 179
7.5　應急決策機制設計 182
7.5.1　多旋翼被控對象建模 183
7.5.2　可靠飛行需求設計 185
7.5.3　基于Supremica軟件設計應急決策機制 217
7.5.4　基于TCT軟件設計應急決策機制 223
7.5.5　反例與討論 231
7.6　多旋翼應急決策機制仿真 240
7.7　小結 244
附錄A　專業(yè)詞匯中英文對照表 246
附錄B　符號列表 251
參考文獻 255