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飛控Fairchild仙童傳感器故障診斷
在無(wú)人機(jī)飛行控制（飛控）系統(tǒng)中，F(xiàn)airchild仙童傳感器用于測(cè)量飛機(jī)的飛行狀態(tài)參數(shù)，并反饋至飛行控制計(jì)算機(jī)中進(jìn)行飛行控制律解算，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的自動(dòng)駕駛飛行任務(wù)。飛控Fairchild仙童傳感器能否正常工作直接影響了無(wú)人機(jī)的安全可靠飛行，因此對(duì)飛控Fairchild仙童傳感器進(jìn)行在線故障診斷具有重要意義。

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Fairchild主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：首先，在了解現(xiàn)有故障診斷技術(shù)基礎(chǔ)上，針對(duì)飛控系統(tǒng)Fairchild仙童傳感器的特點(diǎn)，提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性系統(tǒng)辨識(shí)原理的故障診斷方法，建立了以垂直陀螺和速率陀螺輸出為估計(jì)參數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)器組，在線估計(jì)飛行參數(shù)。其次，針對(duì)Fairchild仙童傳感器故障類型識(shí)別問(wèn)題，采用線性回歸的數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，對(duì)故障殘差信息進(jìn)行一元線性回歸建模分析，完成了Fairchild仙童傳感器恒偏差及恒增益兩種故障類型的識(shí)別；并提出雙閾值故障檢測(cè)法，對(duì)Fairchild仙童傳感器故障在線檢測(cè)，通過(guò)設(shè)置觀測(cè)時(shí)間窗口，對(duì)殘差序列連續(xù)觀測(cè)，診斷Fairchild仙童傳感器工作情況。再次，探討了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值調(diào)整的基本算法及其改進(jìn)算法的特點(diǎn)，并一一應(yīng)用到本文建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)器進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)收斂速度、網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)精度等性能指標(biāo)的比較。其結(jié)果顯示，LM算法在收斂速度上均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他學(xué)習(xí)算法，且網(wǎng)絡(luò)估計(jì)誤差均滿足控制系統(tǒng)精度要求。表明LM算法的應(yīng)用，綜合提高了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度和估計(jì)精度兩項(xiàng)指標(biāo)。在線性zui小方差*信息融合準(zhǔn)則下，對(duì)兩Fairchild仙童傳感器系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)代時(shí)間序列分析方法，基于ARMA新息模型，分別提出了按標(biāo)量加權(quán)，按向量加權(quán)（按對(duì)角陣加權(quán)）和按矩陣加權(quán)的*和自校正信息融合Kalman濾波器，其中考慮估計(jì)誤差的相關(guān)性，分別給出了相應(yīng)的*融合估計(jì)的加權(quán)公式，且提出了帶白色觀測(cè)噪聲的ARMA信號(hào)的*和自校正信息融合Wiener濾波器，*和自校正信息融合白噪聲Wiener反卷積濾波器，以及*和自校正信息融合Wiener反卷積濾波器。本文提出的方法避免了求解Riccati方程和Diophantine方程，減小在線計(jì)算負(fù)擔(dān)。特別可用于解決含有未知模型參數(shù)和噪聲統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的自校正信息融合濾波問(wèn)題。大量的仿真例子說(shuō)明了算法的有效性。同時(shí)，采用LM算法，研究了不同隱層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能，zui終確定*神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。zui后，對(duì)某型無(wú)人機(jī)，在matlab/simulink仿真環(huán)境下，就不同高度層的縱、橫向控制要求，在不同飛行模態(tài)下，分別對(duì)垂直陀螺和速率陀螺Fairchild仙童傳感器卡死、恒偏差、恒增益三種故障進(jìn)行了故障診斷分析。

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仿真結(jié)果表明：設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)器組可對(duì)Fairchild仙童傳感器測(cè)量的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行在線估計(jì)；通過(guò)對(duì)故障后的Fairchild仙童傳感器輸出和網(wǎng)絡(luò)輸出樣本線性回歸建模分析，實(shí)現(xiàn)了Fairchild仙童傳感器故障類型的識(shí)別；雙閾值故障檢測(cè)方法可有效濾除非故障引起的突變信號(hào)，降低虛警率，提高故障診斷可靠性。并利用網(wǎng)絡(luò)估計(jì)值重構(gòu)控制律反饋輸入信號(hào)，維持了無(wú)人機(jī)的繼續(xù)可靠飛行。