四旋翼电机故障的故障安全控制器架构

开发、仿真并测试了一种应对电机故障的故障安全算法。对于实际故障安全飞行，四旋翼可仅用三个或两个相对螺旋桨飞行。双螺旋桨架构的高度由独立于内、外控制器的 PID 控制器维持。三螺旋桨架构的内控制器上增补了一个基于螺旋桨力偏离平衡的 PID 控制器。两种架构均使用 LQR 作为内姿态控制器，以及使水平坐标误差归零的阻尼二阶外控制器。针对输出限制、初始条件和控制器频率，研究了这些架构的限制性、稳定性、鲁棒性与对称性。尽管三螺旋桨架构允许螺旋桨力的分配，双螺旋桨架构更高效、鲁棒且稳定。双螺旋桨架构对模型不确定性也鲁棒。研究表明，在故障安全模式下运行时，更高的偏航率带来更好的稳定性。