飞控系统硬件故障检测与隔离技术

📚 共计 30 章节

飞控系统硬件架构概述

飞控计算机、传感器、执行机构、通信总线的基本组成与功能。

故障模式与影响分析（FMEA）

硬件故障分类（永久、间歇、瞬态）、故障树分析基础。

传感器故障检测

IMU（加速度计、陀螺仪）的故障特征与检测方法（一致性校验、阈值检测）。

GPS/北斗接收机故障检测

信号丢失、多径效应、跳变检测与RAIM算法原理。

大气数据系统（ADS）故障检测

空速管、攻角传感器、静压孔的堵塞与结冰检测。

磁力计故障检测

硬铁/软铁干扰、地磁异常检测与在线校准方法。

磁力计校准

执行机构（舵机/电机）故障检测

卡死、效率下降、响应延迟的检测与诊断。

电源系统故障检测

电压跌落、纹波异常、电池电量监测与健康评估。

通信总线故障检测

CAN总线、ARINC429、1553B总线的错误帧、超时与冗余管理。

处理器与内存故障检测

看门狗定时器、内存校验（ECC）、CPU自检（BIST）。

基于解析冗余的故障检测

状态观测器、卡尔曼滤波器残差分析。

卡尔曼残差

基于信号处理的故障检测

小波变换、频谱分析在振动故障检测中的应用。

基于知识的故障检测

专家系统、模糊逻辑在飞控故障诊断中的应用。

专家系统模糊

基于数据驱动的故障检测

主成分分析（PCA）、支持向量机（SVM）方法。

硬件冗余管理

三模冗余（TMR）、双机热备份、冷备份的切换策略。

故障隔离技术（一）

基于解析模型的隔离方法——结构化残差与方向性残差。

残差结构化

故障隔离技术（二）

基于知识的方法——故障字典与决策树。

字典决策树

故障隔离技术（三）

基于数据驱动的方法——聚类分析与贝叶斯分类。

聚类贝叶斯

传感器故障隔离

利用多传感器信息融合进行故障源定位。

执行机构故障隔离

基于控制分配与力矩残差的故障定位。

控制分配力矩

系统重构与降级运行

故障后控制律重构、传感器/执行机构重构策略。

飞控系统BIT（机内测试）设计

上电BIT、周期BIT、维护BIT的实现。

故障注入测试技术

硬件故障注入、软件故障注入与仿真验证。

飞控系统健康管理（PHM）

剩余寿命预测、退化趋势分析。

适航标准与故障检测

DO-178C、DO-254对故障检测与隔离的要求。

无人机飞控故障检测案例

某型四旋翼IMU故障的检测与隔离实战。

四旋翼案例

固定翼飞控故障检测案例

某型无人机舵面卡死故障的诊断与重构。

固定翼舵面

分布式飞控系统故障检测

智能作动器、分布式传感器网络的故障管理。

分布式作动器

故障检测与隔离系统的实时性分析

任务调度、时间触发架构。

未来趋势：AI在飞控故障检测中的应用

数字孪生与故障预测。