[发明专利]一种基于混合模型的四旋翼飞行器双重粒度故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于混合模型的四旋翼飞行器双重粒度故障诊断方法，其特征在于它包括如下具体步骤：

步骤A：应用各类物理效应对四旋翼飞行器的影响程度进行分析，根据影响程度将其划分为主要影响因素和次要影响因素，确定四旋翼飞行器混合模型中的先验模型和非参数模型的建模范畴，并根据主要影响因素建立先验模型；

步骤B：针对次要影响因素分析非参数模型中的各类非线性项和耦合项，度量四旋翼飞行器的非线性程度；

步骤C：根据物理效应的影响程度和各项非线性程度，运用模糊推理机选择合适的参数辨识、线性化方法，建立四旋翼飞行器的混合模型；

步骤D：根据数据的来源和自身物理定义，对四旋翼飞行器的粒度级别进行划分；

步骤E：采用基于主元分析的过程监测方法，先针对粗粒度级别的数据，确定故障发生的通道，再针对细粒度级别的数据，定位出故障发生的元部件，由此实现双重粒度故障诊断。

2.根据权利要求1所述的一种基于混合模型的四旋翼飞行器双重粒度故障诊断方法，其特征在于步骤A所述的各类物理效应，是指表现为气动力矩的形式，该气动力矩是由四旋翼飞行器旋翼旋转产生的拉力和阻力引起的，它是飞行器承受的最主要的力矩类型，包括滚转力矩、俯仰力矩和偏航力矩的形式，属于非参数模型的建模范畴。

3.根据权利要求2所述的一种基于混合模型的四旋翼飞行器双重粒度故障诊断方法，其特征在于所述的气动力矩为主要影响因素，可建立先验模型式如下：

上式中，分别表示俯仰角，滚转角和偏航角；l是电机中心点到坐标原点的距离；K_f、K_t,c是电机电压和转矩之间的常量系数；V₁、V₃、V₂、V₄是前、后、左、右四个电机产生的电压；J_xx，J_yy，J_zz分别表示滚转通道，俯仰通道，偏航通道关于x，y，z轴的转动惯量。

4.根据权利要求1所述的一种基于混合模型的四旋翼飞行器双重粒度故障诊断方法，其特征在于步骤B所述的非线性程度是指：对于输入信号一个稳定的因果系统N：U_a→Y,它的非线性程度定义为如下非负方程式：

φNU=infG∈Ysupu∈U||G[u]-N[u]||VT||N[u]||VT]]>

上式中的G：U_a→Y为线性算子，范数||·||_VT定义为再对非参数模型中的非线性项和耦合项的非线性程度度量后，可选择合适的线性化、参数辨识方法。