全文总字数：1730字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

多旋翼无人机动力系统故障检测电路设计

近年来,在全球范围内关于多旋翼无人机的研究十分的盛行,由于其具有体积小质量轻,高机动性可垂直起降等优势,所以在诸多行业中开始被广泛运用。例如自然灾害的情报收集、高架线点检、农药散布、航空摄影、目标靶机等。随着无人机的广泛应用，用户和厂家对其安全性能特别重视。多旋翼无人机应用中一旦发生动力系统故障，例如机体驱动部件的老化,传感器的数据错误、故障以及由于飞行中桨叶撞击障碍物而引起的桨叶损伤而导致无人机无法正常飞行,将会危及无人机、地面人员与周围环境的安全。研究多旋翼无人机的动力系统故障检测技术有利于提高无人机的容错性能，运行的安全性和可靠性。我的选题只关注多旋翼无人机动力系统安全这一方面。

国内外研究现状

无人机的动力系统，通常有电动机以及内燃机两种。我国以电动机为主，国外的无人机动力系统应用内燃机十分普遍，对动力系统故障的研究分的很细，例如燃滑油系统，冷却液系统，油箱增压系统等。苏黎世联邦理工学院的一个团队以四旋翼无人机为研究对象，他们利用vicon系统测量了一个电机停转后，yaw方向自转时的角速度，通过机体坐标系和地面坐标系的同一化，实现了另外两个自由度的可控。该学院另一个团队则以六旋翼无人机为研究对象，利用电机效率算法计算粗每个电机的效率，并根据电机效率是否为0来判断电机是否发生故障。国内许多大学在故障检测研究仍然停留在理论探讨和仿真阶段，例如南京信息工程大学研究生吴旻提出的基于电机控制输入—动力系统回路电流模型的故障检测方法及基于电机控制输入—电机转速模型的故障检测方法，通过建立电流转速模型和电压转速模型，测量动力系统电流，电压，转速等，将获得的数据与两种模型进行比较，若符合模型的结果，则运行正常，反之则出现故障。全球最大的多旋翼系统生产商jdi大疆成功实现了六旋翼系统s800的容错飞行，在不改变各个电机转向分布的情况下牺牲yaw方向的可控性，利用imu角速度和角速度数据将飞机坐标体系与地面坐标体系同一化，实现容错控制。

2. 研究的基本内容

无人机的动力系统，通常有电动机以及内燃机两种，其中以电动机为主。而电动的动力系统主要包含电机、电调（控制电机转速）、螺旋桨以及电池。动力系统各个部分之间是否匹配、动力系统与整机是否匹配，直接影响到整机效率、稳定性，所以说动力系统是至关重要的。对此提出基于电机控制输入—动力系统回路电流模型的故障检测方法及基于电机控制输入—电机转速模型的故障检测方法。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

基于电机控制输入—动力系统回路电流模型的故障检测方法，建立一个动力系统的电流回路模型，在动力系统工作期间，遇到故障，检测电流回路，找出故障发生的地方。

基于电机控制输入—电机转速模型的故障检测方法。该故障检测方法主要针对电机转速的大小来检测无人机动力系统的故障，无人机工作期间，检测电机转速，是否达到工作所需的大小。若达到要求检测结果正常，若没有达到要求，则检测结果异常，无人机的动力系统存在故障。

进度安排如下：

4. 参考文献

郑健. 基于无模型自适应控制方法的四旋翼飞行器姿态调整[d]. 北京交通大学, 2015.

沈才云. 四旋翼无人机地面监控系统的研究与设计[d]. 东南大学, 2013.