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空天防御  2022, Vol. 5 Issue (2): 32-41    
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基于神经网络观测器的无人机编队执行器故障诊断
聂瑞,王红茹
哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院,黑龙江 哈尔滨 150000
Fault Diagnosis of UAV Formation Actuator Based on Neural Network Observer
NIE Rui,WANG Hongru
College of Information and Communication Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150000, Heilongjiang, China
全文: PDF(1804 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 针对无人机群的无人机数量增多导致的故障发生可能性和故障诊断难度的增大,以无人机飞行控制系统执行器作为研究对象,考虑飞行过程的非线性性和外界干扰,提出了神经网络观测器的执行器故障诊断方法,其中神经网络的权值和中心值都可以在线更新,避免了参数选取的困难。采用长机-僚机的编队策略,在无人机编队中引入相对输出误差,通过无向拓扑结构图描述相对输出误差,使所设计的神经网络观测器能够反映无人机之间的通信连接关系。利用克罗内克积表示无人机编队系统的全局向量,通过李雅普诺夫稳定性理论从全局角度推导出了所设计神经网络观测器稳定性的条件。仿真结果表明所设计神经网络观测器能够诊断相同时间、不同时间、相同通道、不同通道发生的定值故障和时变故障。
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关键词 无人机群执行器故障估计神经网络观测器    
Abstract:With the increase of the number of UAVs, the possibility of fault occurrence and the difficulty of fault diagnosis increase. In this paper, taking the UAV flight control system actuator as the research object, considering the nonlinearity and external disturbance of the flight process, a neural network observer fault diagnosis method for the actuator is proposed, in which the weights and center values of the neural network can be updated online to avoid the difficulty of parameter selection. At the same time, the nonlinear term of the system is effectively dealt with. The relative output error is introduced into the UAV formation by using the long-wingman formation strategy, and the relative output error is described by undirected topological structure diagram, so that the designed neural network observer can reflect the communication connection between UAVs. The Kronecker product is used to represent the global vector of UAV formation system, and the stability conditions of the designed neural network observer are derived from the global point of view by using Lyapunov stability theory. The simulation results show that the designed neural network observer can diagnose the constant and time-varying faults occurring at the same time, different times, same channel and different channels.
Key wordsUAVs    actuator    fault diagnosis    neural network    observer
收稿日期: 2021-11-05      出版日期: 2022-07-12
ZTFLH:  V279  
作者简介: 聂瑞(1996—), 男, 硕士研究生,主要研究方向为无人机编队故障诊断。
引用本文:   
聂瑞, 王红茹. 基于神经网络观测器的无人机编队执行器故障诊断[J]. 空天防御, 2022, 5(2): 32-41.
NIE Rui, WANG Hongru. Fault Diagnosis of UAV Formation Actuator Based on Neural Network Observer. Air & Space Defense, 2022, 5(2): 32-41.
链接本文:  
https://www.qk.sjtu.edu.cn/ktfy/CN/      或      https://www.qk.sjtu.edu.cn/ktfy/CN/Y2022/V5/I2/32

参考文献
[1] 高楠, 胡安康, 侯立勋, 常欣. 基于深度学习的螺旋桨水动力性能快速预报方法[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(2): 188-200.
[2] 孙乾洋, 周利, 丁仕风, 刘仁伟, 丁一. 基于人工神经网络的极地船舶冰阻力预报方法[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(2): 156-165.
[3] 陈潇1,2,张瑞1,2,汤心溢1,2,钱娟3. 交叉特征深度编码网络预测儿童脓毒症[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(1): 131-140.
[4] 夏禹, 王磊. 基于反向传播神经网络的海洋工程项目投标风险评价方法[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(S1): 46-53.
[5] 于特, 刘佳鹏, 吴超, 周畅, 周胜增, 王磊. 基于非线性干扰观测器的无人船与自主水下航行器协同运动控制策略[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(S1): 114-123.
[6] 刘宇, 雷雪梅. 融合MobileNetV3特征的结构化剪枝方法[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(9): 1203-1213.
[7] 詹可, 朱仁传. 一种CNN-LSTM船舶运动极值预报模型[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(8): 963-971.
[8] 尚凡成, 李传庆, 詹可, 朱仁传. 改进LSTM神经网络在极短期波浪时序预报中的应用[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(6): 659-665.
[9] 朱昶胜1,康亮河1,3,冯文芳2. 基于AdaBoost-AAFSA-Elman模型及CEEMDAN算法的股市网络舆情收盘价预测[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2023, 28(6): 809-821.
[10] 薛永波a,刘 钊b,李泽阳a,朱 平a. 基于改进分水岭算法和U-net神经网络模型的复合材料CT图像分割方法[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2023, 28(6): 783-792.
[11] 曹现刚1, 2,雷卓1,李彦川1,张梦园1,段欣宇1. 基于Self-Attention-LSTM神经网络的设备剩余寿命预测方法[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2023, 28(5): 652-664.
[12] 李擎, 皇甫玉彬, 李江昀, 杨志方, 陈鹏, 王子涵. UConvTrans:全局和局部信息交互的双分支心脏图像分割[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(5): 570-581.
[13] 位广宇, 谷朝臣, 杨舒盛, 关新平. 非对称柔性支撑龙门双驱平台的解耦与同步控制[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(5): 593-600.
[14] 宋传明, 杜钦君, 李存贺, 罗永刚. 仿人柔性关节耦合建模及变负载振动抑制[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(5): 601-612.
[15] 唐震, 郝丽花, 冯静. 局部频率测量数据驱动的电力系统功率缺额在线评估方法[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(4): 403-411.
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