Hybrid Modeling of Unmanned Aerial Vehicle Electric Powertrain for Fault Detection and Diagnostics

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作者
Matteo Corbetta,Katelyn Jarvis,Stefan Schuet
标识
DOI:10.2514/6.2023-3861
摘要

View Video Presentation: https://doi.org/10.2514/6.2023-3861.vid This paper shows the application of hybrid physics-informed machine learning to a representative electric powertrain for unmanned aerial vehicles. The model is composed of physics-derived principles and empirical equations, as well as fully connected networks that are strategically placed within the model to substitute equations that are subject to large uncertainty. Polynomial fitting driven by heuristics or empirical observations is replaced by more flexible networks that can minimize the error between model predictions and observations without being restricted to a predefined functional form. This approach allows training of networks deep inside the model and unknown parameters in a single learning stage. It has already been applied to Li-ion batteries in the past, and in this work the application is extended to include other electric powertrain components, specifically an electronic speed controller with pulse-width modulation, and brush-less DC motor with connected propeller. Training and testing of the model is carried out using experimental data from Li-ion battery discharge in a laboratory environment and synthetic data from simulated speed controller, three-phase motor and fixed-pitch propeller.
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