小型无人机舵面故障控制重构：实时与安全性提升

"这篇论文研究了小型无人机在舵面故障情况下的控制重构设计问题，旨在提高无人机在故障状态下的安全性和控制效率。论文提出了一种结合离线控制器参数重构和在线自适应控制律选择的方法，以应对舵面故障引起的大范围参数变化。同时，为了解决重构过程中的实时性、过渡过程安全性和实用性问题，论文设计了一种动态补偿方案，确保在重构期间无人机的稳定飞行。通过仿真实验验证了该方法的有效性，证明了基于线性模型的控制器设计方法在工程实践中的实用性。" 本文首先介绍了无人机，特别是小型无人机的特殊性，强调了它们在飞行任务中的高自主性和对控制性能的高要求。鉴于小型无人机通常采用单余度设计，舵面故障会带来重大挑战。现有的容错控制技术主要分为线性化和非线性化两类，但都存在实时性、过渡过程处理和实用性的问题。 论文关注的焦点在于解决这些问题。它提出了一个创新的控制策略，即在地面阶段利用线性模型预先重构控制器参数，以应对舵面故障可能导致的参数大范围变化。在实际飞行中，通过在线自适应算法选择合适的控制律，确保重构过程的实时性。为了处理故障到重构完成之间的过渡阶段，作者设计了一个动态补偿方案，增强了这一阶段的飞行安全性。 仿真结果证实了该方法能有效满足舵面故障时控制重构的实时需求，保证过渡过程的平稳性。此外，基于线性模型的控制器设计方法简化了流程，提高了其实用性，更易于在实际无人机系统中应用。这种方法对于提升小型无人机在面对舵面故障时的容错能力和飞行安全性具有重要意义，为未来的无人机控制设计提供了有价值的参考。