容错飞行控制与导航系统

第1章 引言

1.1 无人机容错控制的必要性

1.2 本书结构

第2章 回顾（基本概念）

2.1 容错系统定义

2.1.1 故障

2.1.2 失效

2.1.3 容错控制系统

2.1.4 应用中故障和失效的应对

2.2 重构控制系统设计面临的挑战

2.2.1 可靠的FDI系统设计困难

2.2.2 飞行控制器与FDI系统之间的相互作用

2.2.3 其它应用挑战

2.3 FDI系统的不同实现手段

2.3.1 FDI系统滤波器设计发展趋势

2.3.2 主动故障检测发展趋势

2.4 飞行控制系统的不同实现方法

2.5 容错飞行控制系统设计技术

2.5.1 多模型技术

2.5.2 控制分配技术

2.5.3 模型参考自适应控制

2.5.4 其它重构控制方法

2.6 可重构导航系统

2.7 实际飞行验证

参考文献

第3章 飞机非线性模型

3.1 坐标系的定义

3.1.1 导航坐标系（参考坐标系）

3.1.2 机体坐标系

3.1.3 欧拉角

3.1.4 方向余弦矩阵

3.1.5 四元数表示

3.1.6 气流坐标系

3.2 风扰动

3.3 低空大气模型

3.4 刚体运动方程

3.4.1 作用力方程

3.4.2 力矩方程

3.5 发动机

3.5.1 发动机转速

3.5.2 推力

3.6 空气动力模型

3.6.1 升力

3.6.2 侧向力

3.6.3 阻力

3.7 气动力矩模型

3.7.1 滚转力矩Lb

3.7.2 俯仰力矩Mb

3.7.3 偏航力矩Nb

3.8 飞机非线性模型总结

参考文献

第4章 非线性故障检测与隔离系统

第5章 控制分配

第6章 非线性控制设计

第7章 纵向运动的自驾驶

第8章 侧身运动的自动加强

第9章 可重构导航系统

第10章 无人机性能下降评估

第11章 结论和展望

无人机（UAVs）相比有人机而言，为收集情报等多种任务提供了有效的手段，在成本、效率及减少驾驶员风险方面具有相当大的优势。为了高效完成任务并具有较高的安全性，无人机应满足如下要求：当存在外部干扰和模型不确定性时，飞行控制系统须具有鲁棒性；故障检测与隔离（FDI）系统能有效地监测飞机的健康状态：飞控与导航系统应根据作动器故障或机体损伤进行重构，且能避障。
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