This study proposes a uniform passive fault-tolerant control (FTC) method for a quadcopter that does not rely on fault information subject to one, two adjacent, two opposite, or three rotors failure. The uniform control implies that the passive FTC is able to cover the condition from quadcopter fault-free to rotor failure without controller switching. To achieve the purpose of the passive FTC, the rotors' fault is modeled as a disturbance acting on the virtual control of the quadcopter system. The disturbance estimate is used directly for the passive FTC with rotor failure. To avoid controller switching between normal control and FTC, a dynamic control allocation is used. In addition, the closed-loop stability has been analyzed and a virtual control feedback is adopted to achieve the passive FTC for the quadcopter with two and three rotor failure. To validate the proposed uniform passive FTC method, outdoor experiments are performed for the first time, which have demonstrated that the hovering quadcopter is able to recover from one rotor failure by the proposed controller and continue to fly even if two adjacent, two opposite, or three rotors fail, without any rotor fault information and controller switching.


翻译:这项研究建议对四分位器采用统一的被动过错容忍控制(FTC)方法,该方法不依赖受一个、两个相邻的、两个对面的或三个转子故障制约的错误信息。统一控制意味着受控的FTC能够在不转换控制器的情况下,将四分位器的故障覆盖到转子故障中。为了实现被动的FTC的目的,转子的过失模拟为在四分位器系统虚拟控制下发生的扰动。扰动估计直接用于受控的FTC的转子故障。为了避免控制器在正常控制器和FTC之间转换,使用了动态控制器的分配。此外,对闭环稳定性进行了分析,并采用了虚拟控制反馈,以实现四分位器的被动公平管理器的故障,有2个和3个转子故障。为了验证拟议的统一被动的FTC方法,首次进行了室外试验,这证明悬浮四分位器能够从一个转子故障中恢复,即使在两个相邻的、两个对面或三个转子不发生任何转式控制器故障的情况下继续飞行。

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