无人机（UAVs）相比有人机而言，为收集情报等多种任务提供了有效的手段，在成本、效率及减少驾驶员风险方面具有相当大的优势。为了高效完成任务并具有较高的安全性，无人机应满足如下要求：当存在外部干扰和模型不确定性时，飞行控制系统须具有鲁棒性；故障检测与隔离（FDI）系统能有效地监测飞机的健康状态：飞控与导航系统应根据作动器故障或机体损伤进行重构，且能避障。
《国防科技著作精品译丛·无人机系列·容错飞行控制与导航系统：小型无人机实用方法》全面论述了无人机实用的控制方法，满足实时性、高效计算以及模块化三方面的要求，内容涉及：容错飞行控制技术概论：小型无人机建模的方程；基于扩展卡尔曼滤波的完全非线性故障检测与隔离；非线性飞行控制与导航系统。
《国防科技著作精品译丛·无人机系列·容错飞行控制与导航系统：小型无人机实用方法》图文并茂、循序渐进，可供高等院校研究人员和相关工程技术人员阅读，也可作为无人机故障检测与自动控制领域的研究生参考用书。
第1章 引言
1.1 无人机容错控制的必要性
1.2 本书结构
第2章 回顾（基本概念）
2.1 容错系统定义
2.1.1 故障
2.1.2 失效
2.1.3 容错控制系统
2.1.4 应用中故障和失效的应对
2.2 重构控制系统设计面临的挑战
2.2.1 可靠的FDI系统设计困难
2.2.2 飞行控制器与FDI系统之间的相互作用
2.2.3 其它应用挑战
2.3 FDI系统的不同实现手段
2.3.1 FDI系统滤波器设计发展趋势
2.3.2 主动故障检测发展趋势
2.4 飞行控制系统的不同实现方法
2.5 容错飞行控制系统设计技术
2.5.1 多模型技术
2.5.2 控制分配技术
2.5.3 模型参考自适应控制
2.5.4 其它重构控制方法
2.6 可重构导航系统
2.7 实际飞行验证
参考文献
第3章 飞机非线性模型
3.1 坐标系的定义
3.1.1 导航坐标系（参考坐标系）
3.1.2 机体坐标系
3.1.3 欧拉角
3.1.4 方向余弦矩阵
3.1.5 四元数表示
3.1.6 气流坐标系
3.2 风扰动
3.3 低空大气模型
3.4 刚体运动方程
3.4.1 作用力方程
3.4.2 力矩方程
3.5 发动机
3.5.1 发动机转速
3.5.2 推力
3.6 空气动力模型
3.6.1 升力
3.6.2 侧向力
3.6.3 阻力
3.7 气动力矩模型
3.7.1 滚转力矩Lb
3.7.2 俯仰力矩Mb
3.7.3 偏航力矩Nb
3.8 飞机非线性模型总结
参考文献
第4章 非线性故障检测与隔离系统
第5章 控制分配
第6章 非线性控制设计
第7章 纵向运动的自驾驶
第8章 侧身运动的自动加强
第9章 可重构导航系统
第10章 无人机性能下降评估
第11章 结论和展望
只要一定数目的卡尔曼滤波器能够估计期望的故障，MMAE方法就可以在实际中应用。但是，由于每个滤波器计算量的限制，可隔离的故障数目是有限的。当发生的故障与预先假设的故障相差很大时，该方法也不能得到满意的结果。当作动器卡死在任意位置，影响了系统的动力学特性时，就会产生这种结果。因为卡死故障不能被预测，对滤波器的性能会产生不利影响。由于残差偏差的存在，卡尔曼滤波器不能提供状态变量的准确估计，对概率计算带来极为不利的影响，导致故障检测和隔离都不能正常工作，状态估计对于实现有效控制来说也就没有意义了。
在应用MMAE方法实现容错的多数应用中，卡尔曼滤波器的设计是基于无人机工作在正常状态下的线性模型。在覆盖所有可能的工作状态下，无人机就呈现出非线性，很少有学者研究将MMAE方法应用于非线性状况。文献[6]的作者利用多模方法，实现了非线性系统的传感器故障检测。但是，它假设该非线性系统可以用有限数目的线性不变模型的插值来近似。这些线性模型构成了卡尔曼滤波器组，其残差用于确定有效的工作模式和隔离故障传感器。本章设计了一个新颖的滤波器组，它可以适用于飞机所有的飞行状态。
4.2.3MMAE方法的新扩展-EMMAE万法
为了使MMAE方法能够适用于所有飞行状态，并能够隔离作动器卡死或摆动故障，将MMAE方法与扩展卡尔曼滤波器相结合，产生了扩展多模型自适应估计（EMMAE）方法，见文献[7-9]，扩展卡尔曼滤波器用于某些故障（未知）参数的非线性估计，即故障控制舵面（或作动器）偏转量估计。
本章阐述了为什么采用故障作动器偏转量的在线估计，能够使EM-MAE方法应对作动器卡死或摆动故障，并大幅度地减小所需滤波器数目。
.该方法利用估计的故障作动器偏转量，重构控制分配器的设置，以实现对故障的有效补偿，控制分配器描述详见第5章。
同时，采用了一些其它技术，在飞机平稳飞行阶段，飞机的激励非常小的条件下，提高了EMMAE-FDI系统的性能和鲁棒性，改进故障隔离的速度和准确性。
最后，在强风干扰条件下，利用飞机经历连续作动器故障时的一个非线性模型，验证了全系统，给出了仿真结果。
……
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