一种无人机的缺相检测方法及无人机的缺相检测装置与流程

本技术实施例涉及无人机电机驱动，尤其涉及一种无人机的缺相检测方法及无人机的缺相检测装置。

背景技术：

1、目前，多旋翼无人机动力系统普遍采用三相永磁同步电机，其驱动控制的可靠性直接关乎飞行安全。在电机驱动系统的各类电气故障中，缺相故障发生频率极高。当前行业内的主流缺相检测手段多衍生于地面工业电机领域，包括基于单相电流固定阈值比对、负序/零序对称分量分解、dq轴电流振荡特征监测、快速傅里叶变换（fft）频谱分析、电压指令与电流反馈比较以及单相电流周期积分判定等方法。

2、然而，现有上述缺相检测技术在被直接移植应用于无人机机载环境时，存在显著的技术适配缺陷。尤为突出的是：无人机常态作业以悬停、低速轻载及机动飞行为主，电机电流幅值小且信噪比极低，同时飞行过程中持续存在气流扰动、姿态突变和负载波动，导致三相电流波形呈现严重的非正弦畸变。在传统方法普遍采用固定阈值单次比对或周期清零复位的静态判定逻辑，无法区分物理畸变与真实缺相，极易将正常小电流工况误判为缺相，或在动态扰动中频繁漏报；此外，现有检测算法对电机转速和转子位置信息具有强依赖性，在无人机无位置传感器控制模式或超低速飞行状态下，检测性能完全失效。上述缺陷直接导致无人机在真实飞行场景中缺相检测误漏判频发，无法为飞控系统提供可靠的故障依据，严重制约了无人机的飞行安全与容错控制能力。

技术实现思路

1、本技术实施例的一个目的旨在提供一种无人机的缺相检测方法及无人机的缺相检测装置，以解决现有技术中无人机在真实飞行场景中缺相检测误漏判频发的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种无人机的缺相检测方法，包括：

3、按照预设的电流采样周期获取所述无人机的三相电流，所述三相电流用于驱动所述无人机工作，所述三相电流中每相电流均配置有通道标签；基于所述三相电流中各相电流的瞬时幅值确定中间相电流的通道标签，所述基于所述三相电流中各相电流的瞬时幅值确定中间相电流的通道标签包括：比较所述三相电流中各相电流的瞬时幅值的大小，将瞬时幅值介于其余两相电流的瞬时幅值之间的相电流确定为中间相电流，并确定所述中间相电流的通道标签，所述中间相电流为所述三相电流中幅值居中的相电流；基于所述中间相电流的通道标签对所述三相电流中每个通道标签的状态值进行累积衰减操作，得到各通道标签对应的状态更新值，其中，属于中间相电流的通道标签的状态值被递增，属于非中间相电流的通道标签的状态值被递减，所述状态更新值用于表示每个相电流处于中间状态的累积程度；基于各通道标签对应的状态更新值生成缺相检测信息。

4、可选地，所述基于所述三相电流中各相电流的瞬时幅值确定中间相电流的通道标签，包括：在所述三相电流中各相电流的瞬时幅值中确定中位数；计算各相电流的瞬时幅值与所述中位数之间的绝对差值；在各相电流对应的绝对差值之间确定最小绝对差值；选择所述最小绝对差值对应的相电流为中间相电流；确定所述中间相电流对应的通道标签。

5、可选地，所述基于所述中间相电流的通道标签对所述三相电流中每个通道标签的状态值进行累积衰减操作，得到各通道标签对应的状态更新值，包括：响应于相电流的通道标签属于中间相电流的通道标签，获取所述相电流的通道标签对应的历史状态值，将所述历史状态值与预设的状态步长进行相加，得到所述相电流的通道标签对应的状态更新值；响应于相电流的通道标签属于非中间相电流的通道标签，获取所述相电流的通道标签对应的历史状态值，将所述历史状态值与预设的状态步长进行相减，得到所述相电流的通道标签对应的状态更新值。

6、可选地，所述历史状态值与所述状态步长的属性均为时间属性，所述将所述历史状态值与预设的状态步长进行相加，得到所述相电流的通道标签对应的状态更新值，包括：将所述历史状态值与预设的状态步长进行相加，得到相加结果；响应于所述相加结果小于或等于每相电流的基波周期，将所述相加结果设置为所述相电流的通道标签对应的状态更新值；响应于所述相加结果大于每相电流的基波周期，将所述基波周期设置为所述相电流的通道标签对应的状态更新值。

7、可选地，所述历史状态值与所述状态步长的属性均为时间属性，所述将所述历史状态值与预设的状态步长进行相减，得到所述相电流的通道标签对应的状态更新值，包括：将所述历史状态值与预设的状态步长进行相减，得到相减结果；响应于所述相减结果小于或等于最小时间，将所述最小时间设置为所述相电流的通道标签对应的状态更新值，所述最小时间小于每相电流的基波周期；响应于所述相减结果大于最小时间，将所述相减结果设置为所述相电流的通道标签对应的状态更新值。

8、可选地，所述状态步长等于所述电流采样周期。

9、可选地，所述历史状态值与所述状态步长的属性均为电角度属性，所述将所述历史状态值与预设的状态步长进行相加，得到所述相电流的通道标签对应的状态更新值，包括：将所述历史状态值与预设的状态步长进行相加，得到相加结果；响应于所述相加结果小于或等于每相电流的最大相位，将所述相加结果设置为所述相电流的通道标签对应的状态更新值；响应于所述相加结果大于每相电流的最大相位，将所述最大相位设置为所述相电流的通道标签对应的状态更新值。

10、可选地，所述历史状态值与所述状态步长的属性均为电角度属性，所述将所述历史状态值与预设的状态步长进行相减，得到所述相电流的通道标签对应的状态更新值，包括：将所述历史状态值与预设的状态步长进行相减，得到相减结果；响应于所述相减结果小于或等于最小相位，将所述最小相位设置为所述相电流的通道标签对应的状态更新值；响应于所述相减结果大于最小相位，将所述相减结果设置为所述相电流的通道标签对应的状态更新值。

11、可选地，所述缺相检测信息包括相位完整信息，所述基于各通道标签对应的状态更新值生成缺相检测信息，包括：响应于目标通道标签对应的状态更新值大于或等于预设故障阈值，生成相位丢失次数，基于所述相位丢失次数生成缺相检测信息，所述相位丢失次数用于表示连续多个电流采样周期的状态更新值均大于或等于预设故障阈值的次数；响应于目标通道标签对应的状态更新值小于预设故障阈值，生成相位完整信息。

12、可选地，所述缺相检测信息还包括相位丢失信息，所述基于所述相位丢失次数生成缺相检测信息，包括：响应于所述相位丢失次数大于或等于预设次数阈值，生成相位丢失信息；响应于所述相位丢失次数小于预设次数阈值，生成相位完整信息。

13、第二方面，本技术实施例提供一种无人机的缺相检测装置，包括：

14、电流采集模块，被配置为：按照预设的电流采样周期获取所述无人机的三相电流瞬时值；

15、中间相识别模块，被配置为：对所述三相电流的瞬时幅值进行排序，确定幅值居中的中间相电流，输出所述中间相电流的通道标签；

16、累积衰减模块，包括第一积分单元、第二积分单元和第三积分单元，分别对应于所述三相电流的通道标签，各积分单元的输入端均与所述中间相识别模块的输出端连接，各积分单元被配置为：当所述中间相识别模块输出的中间相电流的通道标签与自身对应的通道标签一致时，将自身当前状态值增加一个预设的状态步长；当所述中间相识别模块输出的中间相电流的通道标签与自身对应的通道标签不一致时，将自身当前状态值减少一个预设的状态步长；输出更新后的状态值作为状态更新值；

17、阈值比较模块，包括第一比较器、第二比较器和第三比较器，分别与所述第一积分单元、第二积分单元和第三积分单元的输出端一一对应连接，各比较器被配置为：将对应的状态更新值与预设故障阈值进行比较；若所述状态更新值大于或等于所述预设故障阈值，则累加一次连续超阈值计数；若所述状态更新值小于所述预设故障阈值，则将所述连续超阈值计数清零；输出所述连续超阈值计数作为相位丢失次数；

18、缺相检测模块，与所述第一比较器、第二比较器和第三比较器的输出端连接，被配置为：当任一比较器输出的相位丢失次数达到预设次数阈值时，确定该比较器对应的相位发生缺相故障，输出包含故障相位标识的缺相故障信号；否则，判定无缺相故障，输出正常状态信号。

19、本技术实施例可以实现如下技术效果：在本技术实施例提供的无人机的缺相检测方法中，本技术实施例通过中间相识别与累积衰减动态平衡的有机结合，构建了一种不依赖任何转速或位置反馈的纯时间域检测框架。采用中间相电流作为唯一监测特征量，将复杂的电流波形分析简化为相位身份判定，摒弃传统方法对转速信息的强依赖，使无人机在无传感器控制模式或超低速悬停状态下仍能稳定执行检测，实现全飞行工况覆盖。累积衰减动态平衡机制，使得正常飞行中气流扰动或姿态突变导致的瞬时电流畸变能够被衰减操作即时抵消，不会产生误差累积，从根本上区分电流畸变与真实缺相，有效解决传统固定阈值单次比对在轻载小电流工况下误漏判频发的缺陷。本技术实施例仅涉及数值比较与加减运算，无需高复杂度计算，极低算力开销适配无人机机载低成本mcu，无需硬件升级即可部署，为飞控系统提供了实时、可靠的故障判定依据，提升了无人机的飞行安全性与容错能力。