无人直升机健康管理技术研究.docxVIP

中图分类号：V279

论文编号：10006BY0905140

北京航空航天大学

博士学位论文

无人直升机健康管理技术研究

作者姓名学科专业指导教师

培养学院

周尧明

飞行器设计

武哲教授

航空科学与工程学院

HealthManagementTechnologyResearchfor

UnmannedHelicopter

ADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophy

Candidate:ZhouYaoming

Supervisor:Prof.WuZhe

SchoolofAeronauticsScienceEngineering

BeihangUniversity,Beijing,China

中图分类号：V279

论文编号：10006BY0905140

博士学位论文

无人直升机健康管理技术研究

作者姓名

周尧明

申请学位级别

工学博士

指导教师姓名

武哲

职称

教授

学科专业

飞行器设计

研究方向

无人直升机系统

学习时间自

2009年9月1

日起至

2012年11月9

日止

论文提交日期

2012年11月9

日论文答辩日期

2012年12月11

日

学位授予单位

北京航空航天大学

学位授予日期

2013年月

日

北京航空航天大学博士学位论文

i

关于学位论文的独创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京航空航天大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作

的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。

若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。

学位论文作者签名：日期：2012年12月11日

学位论文使用授权书

本人完全同意北京航空航天大学有权使用本学位论文(包括但不限于其印刷版和电子版),使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门(机构)送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其

他复制手段保存学位论文。

学位论文作者签名：日期：2012年12月11日

指导教师签名：日期：2012年12月11日

I

摘要

无人直升机独特的飞行性能和使用价值使其成为无人飞行器中不可或缺的组成部分，近年来引起了人们的广泛关注。随着无人直升机技术的发展，现代无人直升机系统日趋复杂，为了提高无人直升机的自主等级，使其具备一定的故障适应能力，以提高其安全性和可靠性，降低维修保障费用和提高任务成功率，迫切地需要开展相关的健康管

理技术研究。

本文以无人直升机的健康管理为研究对象，依次对实现无人直升机健康管理所需要的支撑技术展开了研究。通过对无人直升机任务需求的分析，确定了健康管理系统的设计要求和设计流程，并根据无人直升机的特点，提出了总体架构设计方案，给出了一般性的技术实现途径。为无人直升机的健康管理系统设计提供了思路，并引出了需要进行攻关的技术，包括数据采集技术、故障诊断技术、状态预测技术及故障处理技术，具体

内容如下：

一、针对健康管理系统对恰当、可靠数据的要求，分别对传感器布置、信号调理电路设计和智能传感器设计展开了研究。首先通过分析无人直升机对故障适应能力和视情维修能力的要求，提出了一种传感器布置方法，并以某型无人直升机燃油系统为例，进行了传感器布置。然后针对传统调理电路的缺陷，提出了一种新型的恒流源电路，并通过试验验证了该电路具有更高的精度。最后以转速测量为例，提出了一种智能传感器的

设计方法，为健康管理系统的研制提供了可靠的数据保证。

二、通过分析无人直升机系统中常见的双余度传感器的故障诊断问题，在综合分析跟踪微分器和序贯概率比检验的基础上，提出了一种新型的故障诊断方法。该方法利用了跟踪微分器的预测特性和序贯概率比检验的可靠、快速的特性，有效地实现了双余度传感器的故障检测、隔离。确保为系统提供可靠的数据，并有效地实现了设备健康状态

评估。

三、通过对机械设备缓变特性的分析，认为状态预测技术