分布式無人機飛控設備故障診斷系統設計與實現

摘 要：詳細的分析討論，分布式無人機飛控系統的故障診斷系統能夠更好的保障無人機更加順利安全的飛行，這樣才能更好的促進無人機的整體設計方案和軟硬件實現方法更加優化，必須要深入探究故障檢測的算法，并且要以專家系統的無人機飛控系統故障診斷系統為基礎進行無人機飛控系統，故障診斷系統的研究工作。本文主要介紹這個系統的主機以及從基的設計原理通過進行進一步的模擬驗算提高這個系統的穩定性和可靠性，使其能夠滿足部隊的需求。

關鍵詞：分布式;無人機;專家系統

前言：就目前的情況來看，經濟發展十分分迅速，現代飛行控制系統也在不斷的發展，其結構越來越復雜，這就讓無人機的可靠性和保障性成為專家們非常重視的問題。控制系統能夠指揮和管理整個無人機系統，它擔負著無人機的飛行控制和數據的管理，能夠保證各個部件更加協調地發揮作用，促進無人機更加安全的飛行。同時也能夠使無人機更加適應非常復雜的飛行環境。故障診斷技術能夠幫助無人機控制系統更加可靠有保障性，所以近些年來越來越受到人們以及專家的關注。很多新型無人機故障診斷系統都出現在人們的眼前，但是這些系統都不太能符合現在的診斷需求，尤其就目前的情況來看，現代戰爭非常快速準確的情報需求，這樣的技術是不能滿足這項需求的，所以本文主要就一種分布式故障診斷系統來進行分析，并且提出一些可行性的建議。

1 分布式無人機飛控設備故障診斷系統總體設計方案

整個系統的總體結構分為三個層次，第一層是由多個機載計算機組成的，同時也有專門的操作系統，專門的系統就可以幫助飛行機控制系統順利的運行。這樣也可以幫助故障更好的診斷出來。而且它能夠完成信息的采集工作數據的發送以及接收等等功能，這對于分布式無人機飛控設備故障診斷系統來講，是基礎性的一層，它能夠更好的幫助無人機飛控設備，控制故障診斷系統更加安全的飛行。第二層是總線網絡，這種總線網絡主要采用的是網絡踏鋪的結構，由自制雙絞線成為整個飛機的主線，然后再把每一個重擊接入進來，構成一個完整的通信系統，這樣可以使得通信工作更加順利，讓溝通更加方便。第三層是由主機主攻控臺來進行操作的，并且把它接入總線網絡當中它可以完成數據的接收以及故障檢測和分析工作，這樣就可以幫助系統更加的穩定運行。這種故障診斷系統的工作流程是非常明確的，在工作時非控機接收主機的命令進行工作，同時也把接收到的信息進行分析再傳送給主機，使他運行的更加安全，這樣就能讓主機的工作更加穩定安全。

2 系統通信網絡實現

這個通信系統主要是以RS485總線網絡為基礎的，通過使用這個總線網絡來讓主機和被檢測的從機之間更好的進行通信工作。這種總線網絡系統是電氣特性的，之所以選擇這一種總線網絡，是因為這種總線網絡的點對點不平衡傳送方式是非常好的，它的傳送距離比較適合本地的通信，但是這種系統是不支持進行網絡通信的。網絡通信的硬件是由RS232轉換器以及自制的雙交線等硬件組成的。這些硬件良好的組成和串口工作能夠讓每一個串口的緩沖器達到數據的總線之前，就可以進行打包完成避免出現傳輸時數據丟失的情況或者中段的情況出現。

3 數據采集模塊實現

分布式無人機飛控設備故障診斷系統的數據采集是利用單片機模塊以及數據采集卡來進行組合工作的。單片機模塊是由很多個部件組成，比如單片機CPU，液晶顯示電路等等，其中單片機主要采用的是高科技公司的高科技芯片，連接單片機的液晶顯示電路也采用的是比較高清的顯示器，這樣就可以讓數據在傳輸以及觀察時更加清晰準確，讓工作更加順利。具體的數據采集工作是非常復雜的，首先由單機片進行數字信號的傳輸，然后通過轉換器進行轉換，轉換成模擬信號，然后再對模擬信號進行相應的處理，再傳輸出電信號到肌力源當中，這樣就可以通過單機片以及對機載傳感器的數據采集工作，讓數據進行接入到總線工作。這個模塊是能夠對無人機飛控機和磁航向傳感器以及油量傳感器等的數據進行采集的。

4 故障檢測與診斷模塊實現

故障在出現之前都會有一定的征兆，每一個故障都會出現征兆，故障是使得現象出現的本質，在檢測故障之前必須把無人機飛控系統模型的特點進行充分細致的考慮，因為這樣的系統模型是非常容易變化的，而且它一直處在離散的狀態。要想更好的研究無人機飛控系統模型，就必須把這種模型的狀態空間的表達式進行非常明確的分析，其中要做好參量和變量的預定，然后再進行重擊數據的選擇，這樣就可以測算出跳變型征兆以及漂移型征兆，從而更好的檢測出故障。無人機飛控設備故障檢測算法是非常復雜的，所以必須科學的進行觀測系數的預算。無人機飛控設備故障診斷系統是能夠幫助征兆數據進行分析的，并且也可以把故障做好定位，并且定位清楚之后要及時的進行修復和隔離，這些工作都是基于神經網絡的專家系統來進行的，在進行神經網絡學習的問題上，采用了非常先進的網絡學習算法系統，故障診斷流程非常清晰，神經網絡數據庫中的知識和推理都能夠成為專家系統的核心，這樣就可以幫助故障診斷系統更好的運行和工作，從而提供更好的更準確的數據幫助推測，通過進行學習歷史數據，來根據以前的經驗測算出新的數據，使得數據更加準確和科學，這就能夠幫助故障診斷提供一些更加基礎的依據，獲取到的知識以及知識的表示和存儲，都能夠讓無人機飛控設備故障診斷系統的知識庫更加完善，同時也能夠讓這些知識更加科學的應用這個領域當中。

結束語：

就目前的情況來看分布式無人機飛控設備故障診斷系統發展是非常好的，而且也非常有發展前景，在實驗室當中進行的仿真試驗也非常成功，通過比較結果來看，這個系統運行已經非常穩定了，故障檢測的速度也在不斷提升。這種方法是非常有效的，這就大大提高了無人機的可靠程度，以及保障無人機更加安全的飛行。

參考文獻：

[1]安治永，李應紅，蘇長兵.航空電子設備故障診斷技術研究綜述[J].電光與控制，2006，（3）.5-10，41.

[2]黃紅梅.殲擊機飛行控制系統的故障預報與故障診斷[D].南京航空航天大學，2007.1-86.

[3]Rolf Isermann.Process fault detection based on modeling and estimation methods-A survey[J].Automatica，1984，20（4）.387-404.

作者簡介：

王永麗（1989—），男，內蒙古人，學士，工程師，研究方向為無人系統、武器系統總體技術。

（北京理工大學機電學院 ，北京 100081）