● 摘要
自动化技术的发展促进了现代工业系统精密程度、智能化程度的大幅度提高。在诸多工程应用中，任务的完成需要多个同构的设备、部件或系统以并列或者编队的方式协同化工作。本课题将这类具有相同结构，相同运行模态，在同环境下运行的设备、部件或产品称之为同构部件，同构部件组成的系统称之为同构系统。这类系统复杂程度高，执行的任务规模大，对其可靠性和安全性要求极高。因此，如何在线评估同构系统的健康状态，保障可靠运行，顺利完成任务，降低维护成本，是同构系统的重要研究方向，具有十分重要的意义。本文提出了一种基于率模可靠性理论的同构系统健康状态评估方法，并应用到四旋翼编队的健康评估工作中，为同构系统的健康管理提供一种新思路。本文主要开展了以下几个方面的研究：
首先，分析了当前国内外健康管理和健康状态评估技术在不同领域的研究现状，并介绍了健康状态评估领域所涉及的关键技术及目前的现状，在介绍多同构系统的特点之后，阐述了以率模可靠性理论为基础来设计多同构系统健康状态评估算法的合理性。
其次，以四旋翼编队为多同构系统的代表性对象，基于可控度理论建立了单一四旋翼控制能力指标作为其健康状态参数，进而基于率模可靠度理论和扩展卡尔曼率波算法建立了单一四旋翼健康状态在线评估方法。
再次，以率模可靠性理论为基础，结合多同构系统特点，建立受扰动情况下，编队中单机健康状态评估算法，实现了未知扰动状况下单机精确健康状态评估。
最后，在单机健康评估的基础上，设计了基于表决系统实现率模可靠度由单机到系统级的传递，进而完成系统级健康状态评估算法。
本硕士论文主要贡献归纳如下：
（1）提出基于可控度理论和率模可靠性理论的单一四旋翼健康状态评估方法；
（2）建立基于同构编队系统受扰动状况下单一四旋翼健康状态评估方法；
（3）提出基于率模可靠性理论的多同构无人机编队系统级健康评估算法。