一种用于双系统 UAV 过渡飞行的主动容错在线控制配置方案

本文提出了一种用于双系统垂直起降 (VTOL) 无人机在过渡飞行期间的新型主动容错控制 (AFTC) 方案。AFTC 方案由基线控制律和在线控制重新分配模块组成。首先，结构化 $H_{\infty}$ 基线控制律能够在同时发生执行器故障的情况下保证闭环系统稳定性，而无需重新配置。其次，与采用不连续控制策略的滑动模控制的现有主流方法相比，AFTC 方案通过采用结构化 $H_{\infty}$ 基线控制律有效地避免了控制抖动问题。第三，实现了一个在线控制配置 (CA) 模块，用于为所有可用执行器执行统一的 CA。当执行器故障/故障发生时，根据故障信息和实时气动速度更新 CA 矩阵，从而将虚拟控制信号分配给剩余健康执行器，避免显著的性能退化。基于所developed的 AFTC 方案，对称和非对称执行器故障情形在非线性六自由度模拟器上进行仿真，比较分析了仅采用结构化 $H_{\infty}$ 控制和基于结构化 $H_{\infty}$ 的 AFTC 两种情况。结果表明，所提出的基于结构化 $H_{\infty}$ 的 AFTC 系统能够处理更复杂的故障情形和模型不确定性，无需重新配置基线控制律即可实现。该提出的 AFTC 方案显著提高了双系统 VTOL UAV 过渡飞行的安全性和可靠性。