飞控任务故障诊断与重构技术指南

📚 共计 30 章节

飞控系统概述

飞控定义与核心功能 · 无人机角色 · 基本架构 · 开源与商用分类

飞控硬件组成

主控芯片 · IMU · 气压计/磁力计 · GPS/RTK · 执行器

硬件传感器

飞控软件架构

RTOS基础 · 任务调度 · ArduPilot/PX4模块 · 数据采集滤波

传感器故障模式分析

加速度计/陀螺仪/磁力计/气压计典型故障

故障传感器

执行器故障模式分析

电机堵转 · 螺旋桨损伤 · ESC中断 · 舵机卡死

执行器故障

通信链路故障分析

RC Loss · 数传中断 · GPS跳变 · 总线故障

故障诊断基础方法

阈值/残差/投票检测 · 时序逻辑

传感器冗余设计

双/三IMU · 数据融合 · 自动隔离切换

冗余传感器

执行器冗余与重构

多旋翼/固定翼冗余 · 混控器重构 · 动力重映射

重构执行器

通信链路故障处理

失控保护 · RTL · 悬停/紧急降落 · 自动重连

基于模型的故障诊断

ARR · 龙伯格观测器 · 卡尔曼滤波 · 残差评价

模型观测器

基于知识的故障诊断

专家系统 · 故障树 · 模糊逻辑 · 神经网络

飞控系统健康管理(PHM)

健康评估 · 数据驱动预测 · 剩余寿命 · 维护应用

软件故障与看门狗机制

跑飞/死循环 · WDT · 任务超时重启 · 堆栈检测

软件看门狗

电源系统故障诊断

电压监测 · BEC/PMU故障 · 双电池冗余 · 纹波分析

振动环境下的故障诊断

振动对IMU影响 · 频谱分析 · 主动抑制 · 减震设计

故障注入测试方法

硬件/软件注入 · HIL仿真 · 自动化框架

飞控系统重构策略

控制律重构 · 传感器/任务重构 · 实时性要求

多旋翼飞控重构实战

单/双电机失效 · GPS失效 · IMU失效姿态估算

多旋翼实战

固定翼飞控重构实战

副翼卡死 · 升降舵失效 · 空速管堵塞 · 发动机熄火

固定翼重构

垂直起降(VTOL)飞控重构

过渡段故障 · 模式切换故障 · 混合动力 · 传感器融合

编队飞行中的故障诊断

编队通信 · 相对定位 · 队形重构 · 碰撞避免

自主飞行中的故障处理

路径偏差 · 避障传感器故障 · 重规划 · 安全区域

故障诊断系统的实时性分析

任务周期 · WCET · 优先级反转 · 实时优化

数据记录与故障回放

黑匣子格式 · 日志分析 · 自动标记 · 故障复现

适航标准与故障容错设计

DO-178C · Fail-Operational · SSA · FTA

无人机系统安全标准

ISO 21384 · ASTM F3322 · 合规性 · 安全案例

飞控故障诊断系统设计案例

PX4/ArduPilot · 故障注入平台 · DJI策略

前沿技术展望

AI异常检测 · 数字孪生 · 边缘计算 · 5G/6G诊断

综合实战项目

系统设计 · 故障注入 · 诊断算法 · 仿真验证 · 飞行测试