Modelo Dinámico de una Hélice de UAV Multirrotor y Su Detección de Fallos
Autores: Zou, Yongtian; Xia, Haiting; Yang, Xinmin; Li, Peigen; Yi, Yu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelo Dinámico de una Hélice de UAV Multirrotor y Su Detección de Fallos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Hélice
Detección de fallos
UAV de múltiples rotores
Señales
Unidad de medida inercial
Método de detección
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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El estado de la hélice de los vehículos aéreos no tripulados (UAV) es difícil de detectar en tiempo real debido a problemas con la disposición del sensor y múltiples fuentes de señal. Para resolver este problema, se propuso un método de detección de fallas para hélices de UAV de múltiples rotores basado en un análisis de señales de la unidad de medida inercial (IMU) incorporada. En primer lugar, se obtuvieron las señales acopladas de múltiples fuentes del vuelo del UAV a través de la estación terrestre. Luego, las señales recogidas se separaron de manera óptima de acuerdo con el modelo de dinámica de fallas de la hélice del UAV de múltiples rotores, y se obtuvieron señales ricas en información de fallas. Finalmente, las señales separadas se calcularon utilizando el patrón de puntos simetrizados (SDP), y luego se utilizó el índice de similitud para cuantificar la distribución de la señal en el gráfico de características para realizar la detección de fallas de la hélice. Se utilizó el algoritmo OTSU para cuantificar los resultados de detección, obteniendo una similitud del 76.2% en la dirección del eje z, que es mejor que los valores en las otras dos direcciones. El análisis de simulación y experimental del modelo de dinámica de fallas de la hélice mostró que el método propuesto puede identificar eficazmente las fallas de la hélice de UAV de múltiples rotores.
Descripción
El estado de la hélice de los vehículos aéreos no tripulados (UAV) es difícil de detectar en tiempo real debido a problemas con la disposición del sensor y múltiples fuentes de señal. Para resolver este problema, se propuso un método de detección de fallas para hélices de UAV de múltiples rotores basado en un análisis de señales de la unidad de medida inercial (IMU) incorporada. En primer lugar, se obtuvieron las señales acopladas de múltiples fuentes del vuelo del UAV a través de la estación terrestre. Luego, las señales recogidas se separaron de manera óptima de acuerdo con el modelo de dinámica de fallas de la hélice del UAV de múltiples rotores, y se obtuvieron señales ricas en información de fallas. Finalmente, las señales separadas se calcularon utilizando el patrón de puntos simetrizados (SDP), y luego se utilizó el índice de similitud para cuantificar la distribución de la señal en el gráfico de características para realizar la detección de fallas de la hélice. Se utilizó el algoritmo OTSU para cuantificar los resultados de detección, obteniendo una similitud del 76.2% en la dirección del eje z, que es mejor que los valores en las otras dos direcciones. El análisis de simulación y experimental del modelo de dinámica de fallas de la hélice mostró que el método propuesto puede identificar eficazmente las fallas de la hélice de UAV de múltiples rotores.