A Stochastic Compound Failure Model for Testing Resilience of Autonomous Fixed-Wing Aircraft I: Formulation and Simulation

要約

この論文では、固定翼の自律航空機システムのアクチュエーターに対する特定の敵対飛行条件の影響を動的にエミュレートするシミュレーション プロセスを紹介します。
生成された姿勢制御入力を飛行機のアクチュエーター ミキサーへの摂動入力に置き換える PX4 オートパイロット フライト スタック モジュールを実装します。
摂動入力はマルコフ連鎖に依存して、敵対的な (故障した) アクチュエータの飛行状態をエミュレートする故障状態をモデル化します。
固定翼自律航空機での飛行故障のシミュレーションでは、一定範囲の旋回半径での確率的故障シーケンスに対するコントローラーの応答をテストします。
影響を受けていない飛行経路と摂動された飛行経路の差を統計的に測定することで分析が得られ、適切に調整された PID コントローラーは、カスケード、複合、過渡故障の状況でも競争力を維持できることが示されています。

要約(オリジナル)

This paper presents a simulation process to dynamically emulate the effects of certain adversarial flight conditions on fixed-wing, autonomous aircraft system actuators. We implement a PX4 Autopilot flight stack module that replaces the generated attitude control inputs with perturbed inputs to the plane’s actuator mixer. The perturbed inputs rely on a Markov chain to model failure states that emulate adversarial (failing) actuator flight conditions. Simulated flight failures on a fixed-wing autonomous aircraft test the controller response to a stochastic failure sequence on a range of turning radii. Statistical measures between of the differences between unaffected and perturbed flight paths provides analyses, indicating that a well-tuned PID controller remains competitive in the cascading, compound, transient failure regime.

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