一種六旋翼無人機的多模型容錯控制方法*

徐雪松，倪 赟，吳儀政

（華東交通大學電氣與自動化工程學院，南昌 330013）

0 引言

多旋翼無人機具有體積小、運行維護成本低、機械結構簡單等諸多優點，近年來被廣泛應用于軍事及民用領域。無人機在軍事領域主要用于遠距離偵察；在民用領域主要用于航拍、森林火情監測、替代人力進行電力線路巡檢、攜帶設備進行科研工作等等。隨著無人機運用范圍的擴展，其工作環境也變得更為復雜多樣，尤其是在一些環境惡劣的地區，發生故障的概率大大增加，嚴重時可能會造成無人機及其攜帶設備的墜毀，造成不必要的經濟損失。因此，在無人機發生故障時如何保持穩定飛行和安全降落成為國內外專家學者重點研究方向。

相比四旋翼無人機，六旋翼無人機存在結構冗余，為單個電機故障下的容錯控制提供了機械基礎。文獻［6］針對電機故障采取將故障電機及對角電機關閉的極端處理方式，這種處理方式將無人機的負載能力降低了三分之一。文獻［7］針對執行器故障設計了參考模型與加權偽逆分配相結合的控制器，能實現多個電機同時故障下的容錯控制，但是沒有考慮到偽逆法處理故障下電機轉速分配，存在超出電機約束上限問題。

以上提出的容錯控制方案都是針對標準旋翼轉向布局的無人機，但近年來有研究表明，該類無人機在容錯可行性方面存在一定的缺陷。文獻［8］通過構造可達控制集，提出評估多旋翼無人機在電機故障下的靜態可控性方法，表明了旋翼轉向布局對容錯性能有很大的影響，標準旋翼布局的無人機在單個電機故障情況下會喪失對偏航的控制。……