姜陶然，华秀峰，李〓涛
                                    (南京信息工程大学自动化学院，江苏 南京〓210044)
摘要：对六旋翼无人机(UAV)飞行姿态的鲁棒容错控制问题进行了研究，提出了一种不依赖故障诊断模块的自适应滑模容错控制方法。建立了能描述无人机电机卡死和失效两种故障类型的数学模型，在自适应滑模控制器中设计自适应机制，可在线估计故障和干扰信息，不需要额外设计观测器；利用Lyapunov理论对容错系统的稳定性进行分析，并通过仿真实验验证了自适应滑模容错控制方法的有效性。
关键词：六旋翼无人机；电机故障；自适应滑模；容错控制
中图分类号：TP273〓文献标识码：A〓文章编号：2095-509X(2020)02-0015-06

    近年来，随着计算机、工程控制、人工智能和自动驾驶等技术的迅猛发展，无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)的飞行控制技术取得了极大的进步，飞行安全性和可靠性大大增加，进而推动了无人机在各个领域的应用。多旋翼无人机具有维护成本低、飞行灵活等优点，已经在低空侦查、军事打击等军用领域，以及电力巡检、短途运输、航拍等民用领域得到广泛应用。然而，随着多旋翼无人机执行的任务越来越多样化，其结构也越来越复杂，这些都会增加无人机发生故障的概率，甚至会造成严重的人员财产损失，因此对多旋翼无人机进行容错控制，保证无人机在发生故障情况下的安全性和飞行稳定性，具有重要的现实意义。
   近些年，对于多旋翼无人机在发生故障情况下的容错控制已经有了很多研究成果。文献构建了一种具有未知输入解耦功能的故障诊断模块，并与主动容错方法相结合，实现对无人机的容错控制。文献将自适应故障诊断方案与自适应Backstepping控制方法相结合，实现对无人机的容错控制。为了实现故障情况下无人机的稳定，文献提出了基于降维滑模观测器的故障补偿控制方法。文献［9］设计了基于观测器的反步纵向控制方法，并将其用于带有执行器故障的基于载波的无人机系统。上述容错控制方法都具有很好的容错控制效果，但它们均需要先设计故障诊断模块，利用故障重构信息再进行控制器的设计。然而在实际应用中，增加观测器模块设计也加大了整个系统的复杂度，为系统设计带来了困难，并且无人机系统在状态空间模型转换后有可能不满足观测器匹配条件，会给观测器的实际应用带来困难。上述这些问题都会对容错控制的效果产生很大影响。
    本文基于自适应滑模技术，提出一种不依赖故障诊断模块的容错控制方法。首先建立了能统一描述无人机电机卡死和失效两种故障类型的动力学模型，降低了针对不同类型故障进行不同处理的复杂度；然后在自适应滑模控制器中设计自适应机制，在线估计故障信号，取代用于故障重构的观测器，从而降低整个容错系统设计的难度，保证无人机在发生执行器故障的情况下稳定飞行。

1〓问题描述
为了方便描述，对文中出现的符号进行解释。瘙
綆m×n表示矩阵P为m×n阶的矩阵，瘙
綆代表实数域，“-1”表示标量的倒数和矩阵的逆矩阵，t)的欧几里得范数由‖t)表示。

1.1〓无人机数学模型六旋翼无人机系统比较复杂，具有很强的非线〖CM(21*2〗性以及轴间耦合，为了便于分析，作出如下合理假
.....


基金项目：国家自然科学基金资助项目(61573189);江苏省研究生科研与实践创新计划资助项目(KYCX18_1024)
作者简介：姜陶然（1994—），男，硕士研究生，主要研究方向为复杂系统故障诊断和容错控制， jiangtaorannuist@163.com

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