付江梦

（四川旅游学院信息与工程学院，四川 成都 610100）

无人机的执行机构可以看作是一个具有容错控制的最小系统[1,2]，而电机作为执行机构的重要组成部分，其性能直接决定着转速的输出效率。当电机出现早期微小故障时，如果能提前检测故障，其安全性将会大大提高。而无人机的飞行数据更具有随机性和复杂性[4]，其飞行姿态必将受到外界因素的干扰，甚至减弱真实故障特征，使得故障检测存在诸多困难。因此，本文针对MATLAB环境下六旋翼电机的单故障模式，采用数据驱动的检测策略，设计出一种能够激发出飞行器相应运动模态的主动持续激励，实现对电机微小故障的有效检测。

1 MATLAB无人机模型

六旋翼无人机是一个典型的非线性复杂系统[3]，在一定简化条件下，本文建立如图1所示的六旋翼结构，其中位置x，位置y，位置z，滚转角φ，俯仰角θ和偏航角ψ为无人机六个自由度的输出量，编号1-6分别代表无人机第1-6号旋翼，并在图中标明了每个旋翼的旋转方向。

图1 六旋翼结构简化图及坐标系

1.1 动力学控制模型

假设忽略空气阻力、陀螺效应等相关弱影响因素，根据六旋翼结构及相关物理原理[5]，其运动方程可表示为：

根据相关内容[3]，有如下关系式：

其中，Ix、Iy、Iz分别代表位置x、位置y、位置z这三个通道上的转动惯量。代表无人机在滚转、俯仰和偏航三个控制通道上的反扭矩大小。根据参考文献[1]，我们令：

本文采用适用于非线性系统的反步法对无人机进行控制设计，其控制律U1～U4为[6]：