导读:本文包含了容错飞行控制论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:无人机,飞行自组网,拓扑控制,容错网络
容错飞行控制论文文献综述
闫吉辰[1]（2019）在《飞行自组网中基于容错的拓扑控制算法研究》一文中研究指出飞行自组网(Flying Ad Hoc Network,FANET)作为一种针对无人机集群自组织网络的解决方案,受到无人机研究领域的广泛关注。由于无人机之间距离更长,网络更稀疏,现有的基于传统Ad Hoc网络的拓扑控制技术应用在FANET时有一定的局限性。网络连通是无人机之间数据传输和协同交互的基础,当网络中的任意两个无人机节点间都有k条顶点不相交的路径时,称为网络拓扑k连通。当k(28)1时,网络满足单连通;当k?2时,网络具备了容错能力,因此拓扑二连通是实现FANET容错网络的基本目标。本文围绕FANET网络的容错控制问题,研究基于叁维空间的FANET拓扑控制方法,通过拓扑单连通和二连通控制,保证无人机之间持续的端到端可靠连通。主要研究内容概括如下:(1)对FANET网络拓扑建模,结合图论的知识对其中节点和拓扑结构进行了分析,并介绍了FANET中多跳信息的交换方式。基于平均路径损耗模型建立了无线传输信道模型,分析了最大传输距离与发射功率的关系,指出了用距离的变化来代替描述功率的变化的可行性。最后介绍了网络拓扑控制的相关理论,说明了通过无人机移动进行网络拓扑控制来实现单连通网络和二连通容错网络的可行性。(2)FANET网络单连通拓扑控制。针对网络分割影响无人机之间通信的问题,提出一种基于邻居信息的集群网络拓扑移动控制算法。将集群移动理论引入网络拓扑控制,基于Boid、Vicsek,引入方向信息、前向视角信息和人工势能场,调整移动速度,提高了算法的收敛速度,能够使无人机集群网络在移动过程中保持较高的连通率。并且所得网络拓扑与初始网络的节点密度近似相等。解决了动态FANET网络拓扑易分割的问题,维护了无人机集群的无线通信网络连通性。仿真结果表明了所提方法的有效性。(3)FANET网络二连通容错拓扑控制。针对单连通FANET网络易分割问题,提出基于k-跳局部拓扑节点移动自由度的拓扑控制算法以实现二连通容错网络。首先,基于叁维FANET中无人机节点的k-跳局部拓扑,提出基于邻居变化的割点检测算法,分析该算法的计算量,并通过数值仿真研究了k-跳割点与全局割点的一致性。然后,建立了节点移动自由度模型,并根据割点的k-跳局部拓扑中割点的分布情况提出叁种级联移动策略,把构建二连通容错网络的问题转化为网络中全局割点的消除问题,并通过数值仿真研究了叁维FANET网络中FTLMF算法的性能。仿真结果表明了所提两个算法在割点检测和容错控制方面的优越性。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2019-03-12）
刘万璋[2]（2019）在《基于多智能体技术的飞行控制系统协同容错控制》一文中研究指出多智能体系统是网络环境中的一组交互式智能系统,通过多智能体技术可以解决个别系统难以或者不能解决的问题。通过多智能体系统可以对飞行控制系统的协同控制、编队控制等问题进行研究。飞行控制系统是无人机的核心,其可靠性是保证无人机安全飞行的基础,而在实际飞行过程中,飞行控制系统受到其运行环境的影响,系统中难免会发生故障。本文旨在飞行控制系统出现故障的情况下,以多智能体技术为基础,设计有效的容错控制策略,保证在故障条件下飞行器仍能实现协同飞行。首先,本文从课题的研究背景和意义出发,对容错控制的基本知识和研究现状进行了简单地阐述,并概述了多智能体技术和多智能体容错控制技术的研究现状。简单介绍了本文所采用的飞行器系统模型,并给出了相应的坐标系和坐标系转换。其次,针对无向拓扑意义下的多智能体系统,研究其有限时间协同容错控制。在考虑多智能体系统中个别节点存在执行器故障的前提下,研究基于有限时间技术的多智能体协同容错控制策略。首先在多智能体系统中设置一个领导者,跟随者则利用相邻节点的信息来设计控制器,使系统能够在出现故障时刻起的规定时间内实现协同容错控制。通过图论中相关的知识,将每个节点的动态整合成全局误差方程,并进行理论验证。该方法克服了非有限时间闭环控制系统存在的缺陷,提高了多智能体系统的鲁棒性和抗扰动性。再次,根据多智能体技术进一步研究四旋翼飞行器的编队容错控制问题。将四旋翼飞行器模型分为位置子系统和姿态子系统两部分,针对位置子系统,利用相邻飞行器的信息来构建相应的参考编队控制器,根据其参考值计算出姿态子系统所需要得到的期望跟踪值。考虑姿态子系统中发生执行器故障,基于自适应机制和边界层理论构建容错控制方案,使得姿态子系统可以在发生故障的情况下实现跟踪控制。最后,进一步考虑四旋翼飞行器位置子系统中可能出现的外部干扰。基于主动容错控制的方法进行编队控制研究,利用状态观测器的输出信息来设计控制器,并通过快速自适应故障观测器的信息来进行故障补偿。在保证H_∞性能的前提下对编队误差的收敛性进行研究,理论结果证明了多智能体系统的编队误差可以在上述的条件下渐进收敛,且快速自适应故障观测器可以准确的预估出故障的实际值。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2019-01-01）
徐坚,车意彬[3]（2018）在《飞行容错控制系统中的关键技术》一文中研究指出科学技术不断发展,在航空航天当中的技术应用也在不断地更新当中。随着主动控制技术、随控布局技术以及电传操控技术的普遍应用,飞行控制系统的重要性越发明显。航空航天技术是一项高危险性的工作,为了保障安全,提高设计系统的可靠性,提出了系统容错以及冗余技术。文章将会对控制系统中的容错以及冗余技术的一系列问题展开研究探讨,提出了几点建议,针对冗余,解决了系统同步的问题,建立起各通道之间的信息传输方式。(本文来源于《科技创新导报》期刊2018年25期）
邢小军,陈潇然,黄龙亮,范东生[4]（2018）在《面向执行机构故障的四旋翼无人机主动容错飞行控制方法研究》一文中研究指出四旋翼无人机在执行高负荷、长航时任务时,桨叶的疲劳断裂易导致无人机失控甚至坠毁。针对这一问题,提出了一种基于积分滑模控制的四旋翼无人机主动容错飞行控制方法。首先通过运动学和动力学分析建立了执行机构故障时无人机的非线性模型,再构造观测器对执行机构故障进行实时观测,并据此设计积分滑模控制律对无人机的位置和姿态控制回路进行补偿。数字仿真和飞行实验结果均表明所给出的方法具有较强的容错能力,在单只桨叶部分断裂的情况下,该方法可有效地实现无人机的位置和姿态稳定并具有良好的动、静态特性。(本文来源于《西北工业大学学报》期刊2018年04期）
王余伟[5]（2018）在《双余度飞行控制计算机系统余度管理和容错技术研究》一文中研究指出飞行控制计算机是无人机飞行控制系统的核心,其安全性和可靠性是保障无人机正常飞行的关键。采用余度管理和容错技术不仅可以提高飞行控制系统的安全性和可靠性,还可以最大程度上降低甚至消除故障对飞行控制系统正常运行的影响。本文在样例双余度飞行控制计算机硬件的基础上,研究改进双余度飞行控制系统容错策略技术并设计飞行控制软件。本文首先进行双余度飞行控制计算机总体需求分析,确定双余度飞行控制计算机硬件冗余特点满足设计需求,同时结合μC/OS-Ⅱ操作系统的特点,提出飞行控制软件总体设计需求,明确系统的余度管理方案和容错策略总体设计。其次,从飞行控制计算机的控制单元、总线单元和接口单元叁个方面分别进行故障模式分析、故障检测与诊断、故障处置以及故障恢复等容错策略设计。其中,针对控制单元提出基于心跳检测和检查点检测相结合的方法、软件任务运行状态自检测和基于阈值—改进SPRT联合算法叁种故障检测与诊断方法;针对总线单元提出总线通道检测和总线节点检测两种策略;针对接口单元提出数据更新率方法、阈值分析法和基于状态反馈等检测方法。根据故障检测结果设计故障处置与恢复策略,实现系统容错功能。然后,根据飞行控制软件功能模块化的思想,实现系统软件任务的划分和调度,完成系统飞行控制与管理模块、余度管理模块和容错策略模块的设计。最后,搭建半物理仿真平台,为了验证系统的容错策略开发了故障注入软件,在仿真环境下分别实现对控制单元、总线单元和接口单元的容错策略验证,仿真结果表明双余度飞行控制计算机软件的功能和性能指标满足最初的设计要求。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2018-03-01）
吕迅竑,姜斌,齐瑞云,姚雪莲[6]（2017）在《高可靠串行通信架构及无人机容错飞行控制计算机应用》一文中研究指出串行通信总线是分布式机载电子系统中最基础、关键的部分,其安全可靠性至关重要。可以在总线架构层及应用层提供容错机制和服务以提高通信可靠性。本文对一些安全关键总线进行研究,并说明飞控系统中的拜占庭故障,以及在应用层抑制拜占庭故障的方法。提出一种基于串行总线的无人机叁模余飞控计算机系统架构,在用口头协议通信时,仅需3台计算机可实现1个拜占庭故障的抑制。(本文来源于《第36届中国控制会议论文集（D）》期刊2017-07-26）
吕迅竑[7]（2017）在《无人机容错飞行控制系统关键技术研究》一文中研究指出近年来,无人机在军用、民用领域得到了前所未有的重视。无人机应用越来越广,功能越来越强,对飞行控制系统的安全、可靠性要求也越来越高。提高飞行控制系统的可靠性,可以从两个方面来实现:一方面提高系统硬件和软件的可靠性,使系统在高可靠的平台上运行;另一方面,使用容错控制律,使系统不仅在正常情况下达到满意的控制性能,在故障或损伤情况下,能够依据故障特性和损伤特性改变控制策略,通过重构或重组保证系统的稳定性,使系统保持可接受的性能。居于此,本论文对无人机容错飞行控制计算机硬件余度技术及容错控制技术进行研究。(1)对容错飞行控制计算机安全可靠性、实时性、维护性等设计需求进行分析,说明无人机容错飞控计算机的设计特点;对典型的军用、民用、无人机的容错飞行控制计算机体系结构进行研究,阐述了针对不同需求设计的系统架构的特点及关键余度管理算法;总结了容错飞行控制计算机随科技进步的发展趋势。在此基础上,提出一种基于FlexRay串行总线的分布式叁模余飞控计算机系统(FDTMR-FCCS)架构,FlexRay总线既是单通道计算机的背板总线,也是3个通道计算机的交叉数据互联总线。可靠性分析表明FDTMR-FCCS的可靠性高于传统的叁模余计算机。(2)针对FDTMR-FCCS设计了拜占庭故障检测逻辑,利用FDTMR-FCCS的结构特点,使系统在使用口头协议的情况下,用3台计算机抑制1个拜占庭故障。此外,提供成员管理服务提高通信系统的一致性。使用一种分级数据交叉传输方法降低拜占庭故障检测的数据通信量,确保系统的实时性。给出了FlexRay关键参数的设定、数据帧及任务的调度方法。静态数据帧负荷段长度通过最大化带宽利用率获取,代价函数考虑了信息的传输频率。FlexRay系统工作于同步方式,使用多任务并行调度方法实现信息及任务调度,降低了同步调度的难度,提高了系统的扩展能力。对每个数据帧标号(FID)设置一个周期调度表,使得不同的数据帧可以共用一个FID,从而减少了FID的分配。(3)针对某型无人机,研制了FDTMR-FCCS原理样机,并在XX型无人机半物理仿真测试系统中进行了仿真及测试,验证了设计方法的可行性和实用性。(4)对已在飞行试验或高可信仿真试验中验证的重构飞行控制方法进行研究,对参数在线辨识、神经网络、动态逆、模型预测控制方法的原理、研究成果、验证项目、潜在优点和缺点等进行了说明。研究了无动力无人飞行器进场着陆段结构损伤及舵面卡死下的重构飞行控制器,该控制器包含一个反演轨迹控制器和一个动态逆内环控制器,逆模型使用线性化模型,用神经网络在线补偿逆模型的误差。针对轨道飞行器进行仿真,高可信度仿真试验表明,该控制系统在舵面卡死及机翼损伤的情况下,可以保持系统纵向稳定,满足安全着陆的要求。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2017-04-01）
包振洲[8]（2017）在《执行机构受限条件下的导弹主动容错飞行控制方法研究》一文中研究指出现代战争中,随着弹箭控制系统的复杂程度日益增加,系统发生故障的概率也随之提高。控制系统的故障不仅影响了弹箭飞行的精确性和稳定性,在瞬息万变的战场上甚至会造成难以估量的损失。弹箭类飞行器飞行时间往往较短,给故障诊断和容错控制设计带来困难。本文以弹箭类飞行器为研究对象,在扰动模型建立、故障参数观测与诊断、自动驾驶仪参数在线设计与性能分析、故障情况下的控制分配方法优化等几个方面开展了研究工作。首先,针对弹箭类飞行器,建立常用坐标系,并分析弹箭所受力和力矩,建立了纵向平面运动方程,采用小扰动假设和系数冻结法得到了弹体扰动运动方程组和传递函数,建立了故障情况下弹体动力学模型,为本文下一步工作奠定了基础。其次,针对弹箭类飞行器舵机故障的情况,考虑到常见降维观测器对于系统模型误差等干扰较敏感,观测效果不理想,采用模型参考自适应观测器对于舵机故障参数进行观测。仿真结果表明,观测器能准确快速对观测值进行跟踪,而且对于误差的干扰能够迅速收敛,验证了该方案具有较强的快速性和鲁棒性。在此基础上,采用一元线性回归分析法对于故障参数进行逻辑诊断,给出了舵机故障类型和故障参数。第叁,针对舵机故障下弹箭控制系统性能的影响,分析常见舵机故障对于操纵力矩的影响,进而对弹体动力学系数、弹体传递函数的影响,以及对于弹体附加干扰力和干扰力矩的情况。针对舵面故障,提出一种控制器参数主动容错控制设计算法,根据故障程度设计控制器性能指标,并给出考虑舵机故障的控制器参数在线整定算法,通过仿真验证了该算法的有效性。第四,针对直接分配法无法适用于舵面故障情况的缺陷,考虑到弹箭类飞行器操纵面冗余的特点,采用基排序法对控制指令进行控制分配优化。针对基底效率相同情况下舵偏分配结果跳变的情况,对基排序法做出改进,将改进的基排序法与直接分配法进行比较,仿真结果表明,基排序法在故障情况下的分配结果对指令的跟踪情况优于直接分配法,验证了该方法的正确性和适用性。(本文来源于《南京理工大学》期刊2017-03-01）
吕迅竑,姜斌,陈欣,齐瑞云[9]（2016）在《基于FlexRay无人机容错飞行控制计算机系统架构》一文中研究指出目前,单通道飞行控制计算机已经无法满足高性能无人机的可靠性要求,技术成熟的有人机容错飞控计算机价格昂贵,无法直接应用于无人机中。提出一种基于Flex Ray总线架构的叁模冗余飞控计算机系统架构,系统由3个通道飞控计算机及4组接连成总线型网络拓扑结构的Flex Ray总线组成。单通道飞控计算机采用分布式架构,Flex Ray总线既是实现单通道飞控计算机功能模块间数据连接的内部总线,也是通道间交叉数据互联系统总线。该容错飞控计算机系统既提高了可靠性,又满足无人机高性价比要求。(本文来源于《控制工程》期刊2016年12期）
王发威,廖开俊[10]（2017）在《容错飞行控制技术的应用研究现状与发展趋势》一文中研究指出如何将容错飞行控制理论研究与工程应用紧密结合是值得关注的问题。从解决飞控系统自身故障的余度容错技术、解决飞控系统被控对象故障的容错控制技术和制约主动容错控制发展的故障诊断技术3个方面研究了容错飞行控制在工程应用中的发展现状。分析了容错飞行控制的核心技术和难点问题,对未来容错飞行控制技术的发展提出了思考与建议。(本文来源于《飞行力学》期刊2017年01期）
容错飞行控制论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
多智能体系统是网络环境中的一组交互式智能系统,通过多智能体技术可以解决个别系统难以或者不能解决的问题。通过多智能体系统可以对飞行控制系统的协同控制、编队控制等问题进行研究。飞行控制系统是无人机的核心,其可靠性是保证无人机安全飞行的基础,而在实际飞行过程中,飞行控制系统受到其运行环境的影响,系统中难免会发生故障。本文旨在飞行控制系统出现故障的情况下,以多智能体技术为基础,设计有效的容错控制策略,保证在故障条件下飞行器仍能实现协同飞行。首先,本文从课题的研究背景和意义出发,对容错控制的基本知识和研究现状进行了简单地阐述,并概述了多智能体技术和多智能体容错控制技术的研究现状。简单介绍了本文所采用的飞行器系统模型,并给出了相应的坐标系和坐标系转换。其次,针对无向拓扑意义下的多智能体系统,研究其有限时间协同容错控制。在考虑多智能体系统中个别节点存在执行器故障的前提下,研究基于有限时间技术的多智能体协同容错控制策略。首先在多智能体系统中设置一个领导者,跟随者则利用相邻节点的信息来设计控制器,使系统能够在出现故障时刻起的规定时间内实现协同容错控制。通过图论中相关的知识,将每个节点的动态整合成全局误差方程,并进行理论验证。该方法克服了非有限时间闭环控制系统存在的缺陷,提高了多智能体系统的鲁棒性和抗扰动性。再次,根据多智能体技术进一步研究四旋翼飞行器的编队容错控制问题。将四旋翼飞行器模型分为位置子系统和姿态子系统两部分,针对位置子系统,利用相邻飞行器的信息来构建相应的参考编队控制器,根据其参考值计算出姿态子系统所需要得到的期望跟踪值。考虑姿态子系统中发生执行器故障,基于自适应机制和边界层理论构建容错控制方案,使得姿态子系统可以在发生故障的情况下实现跟踪控制。最后,进一步考虑四旋翼飞行器位置子系统中可能出现的外部干扰。基于主动容错控制的方法进行编队控制研究,利用状态观测器的输出信息来设计控制器,并通过快速自适应故障观测器的信息来进行故障补偿。在保证H_∞性能的前提下对编队误差的收敛性进行研究,理论结果证明了多智能体系统的编队误差可以在上述的条件下渐进收敛,且快速自适应故障观测器可以准确的预估出故障的实际值。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
容错飞行控制论文参考文献
[1].闫吉辰.飞行自组网中基于容错的拓扑控制算法研究[D].哈尔滨工程大学.2019
[2].刘万璋.基于多智能体技术的飞行控制系统协同容错控制[D].南京航空航天大学.2019
[3].徐坚,车意彬.飞行容错控制系统中的关键技术[J].科技创新导报.2018
[4].邢小军,陈潇然,黄龙亮,范东生.面向执行机构故障的四旋翼无人机主动容错飞行控制方法研究[J].西北工业大学学报.2018
[5].王余伟.双余度飞行控制计算机系统余度管理和容错技术研究[D].南京航空航天大学.2018
[6].吕迅竑,姜斌,齐瑞云,姚雪莲.高可靠串行通信架构及无人机容错飞行控制计算机应用[C].第36届中国控制会议论文集（D）.2017
[7].吕迅竑.无人机容错飞行控制系统关键技术研究[D].南京航空航天大学.2017
[8].包振洲.执行机构受限条件下的导弹主动容错飞行控制方法研究[D].南京理工大学.2017
[9].吕迅竑,姜斌,陈欣,齐瑞云.基于FlexRay无人机容错飞行控制计算机系统架构[J].控制工程.2016
[10].王发威,廖开俊.容错飞行控制技术的应用研究现状与发展趋势[J].飞行力学.2017