基于监控控制理论的多旋翼无人机故障安全机制设计
摘要：半自主控制模式下使用监督控制理论提出了一种基于故障保护机制的设计方法，以应对多旋翼无人机在飞行前或飞行过程中出现的不良故障。故障保护机制是一种控制逻辑，通过考虑来自导航、姿态控制、诊断和其他低级子系统的实时信息，指导多旋翼应采取哪些后续行动。为设计多旋翼的故障保护机制，介绍了多旋翼的安全问题。然后，以文本形式描述了用户需求，包括功能需求和安全需求，其中功能需求确定了一个通用的多旋翼系统，而安全需求涵盖了处理所提出的安全问题的故障保护措施。为了通过离散事件系统对用户需求进行建模，定义了几种多旋翼模式和事件。在此基础上，通过自动机对多旋翼系统和控制规范进行建模。然后，通过单片监督控制理论合成了一个监督器。此外，我们提供了三个示例，以证明由于控制规范设计不当可能导致的潜在阻塞现象。还讨论了正确性的含义和所得到的监督器的属性。这使得故障保护机制具有令人信服的正确性和有效性。最后，基于TCT软件生成的监督控制器，提出了一种适用于多旋翼的实现方法，将监督控制器转化为决策代码。
作者：Quan Quan, Zhiyao Zhao, Liyong Lin, Peng Wang, Walter Murray Wonham, Kai-Yuan Cai
论文ID：1704.08605
分类：Systems and Control
分类简称：cs.SY
提交时间：2020-03-10