FaultParamsExtract 模块文档¶

所属工具箱：RflySim PHM

FaultParamsExtract 模块外观

简介¶

一句话描述：该模块用于从输入的故障标识数组与对应参数数组中，提取指定ID故障的相关参数，并输出故障存在标识。

该模块是RflySim PHM故障预测与健康管理工具链中的基础预处理模块，用于实现针对PX4飞控输出的多故障信息的筛选解析。在无人机故障注入与PHM算法仿真验证场景中，该模块一般对接来自PX4或者CopterSim输出的批量故障信息数据，从中提取用户指定故障的参数，为后续的故障诊断、健康评估算法提供结构化的输入数据。

该模块可配合RflySim平台的故障注入模块、PX4飞控仿真环境与RflySim3D可视化环境共同使用，能够快速完成故障PHM算法仿真验证的信息预处理流程，适配无人机各类执行器、传感器故障的仿真验证需求。

端口说明¶

输入端口（Inputs）¶

端口名	数据类型	维度	说明
`FaultID`	`double`	`1×1`	需要检测的目标故障标识符
`inInts`	`double`	`1×N`	[待确认] 存储多个候选故障标识符的整数数组
`inFloats`	`double`	`1×N`	[待确认] 与`inInts`一一对应的故障参数浮点数数组

输出端口（Outputs）¶

端口名	数据类型	维度	说明
`hasFault`	`double`	`1×1`	目标故障检测结果，检测到目标故障则返回1（对应逻辑真），否则返回0（对应逻辑假）
`FaultParam`	`double`	`1×20`	存储提取出的故障参数。若检测到目标故障，数组前16个元素为对应故障参数，后4个元素为`inFloats`数组的最后4个值；未检测到故障时填充默认零值

参数配置（Parameters）¶

本模块无可配参数。

模块特性（Block Characteristics）¶

特性项	值
支持的数据类型	`double`、`single`、`int`、`boolean`
直接馈通（Direct Feedthrough）	是
采样时间	继承
代码生成支持	否

数据通信协议¶

本模块不涉及网络通信。

相关模块¶

模块名	说明
`ActuatorFaultInject`	为固定翼无人机执行器注入预设类型的故障信号
`PropFaultInject`	为多旋翼无人机电机注入预设类型的故障信号
`SensorFaultInject`	为无人机传感器注入预设类型的故障信号
`FaultDetectionCheck`	检测无人机传感器、执行器故障的检测结果准确率
`PHMDataRecv`	接收来自飞控的PHM相关原始数据，用于故障诊断与预测
`RULCalculate`	计算性能衰减故障的剩余使用寿命，并输出评估误差
`HealthIndicatorExtract`	提取无人机系统运行过程中的健康指标信号
`FaultIDEncode`	将故障ID与对应参数编码为标准格式的故障数据数组
`MultipleFaultsExtract`	从编码的多故障数据数组中提取多个故障的参数信息
`IMUOnlineCalibration`	实现仿真环境中IMU的在线标定功能
`BarometerOnlineCalibration`	实现仿真环境中气压计的在线标定功能
`GPSOnlineCalibration`	实现仿真环境中GPS的在线标定功能
`MagnetometerOnlineCalibration`	实现仿真环境中磁力计的在线标定功能
`RangeFinderOnlineCalibration`	实现仿真环境中测距传感器的在线标定功能
`OpticalFlowOnlineCalibration`	实现仿真环境中光流传感器的在线标定功能
`VIOOnlineCalibration`	实现仿真环境中VIO传感器的在线标定功能
`ESCOnlineCalibration`	实现仿真环境中电调的在线校准功能

快速开始¶

在 Simulink 模型中使用此模块的最小步骤。

在 MATLAB 中执行 RegisterMatlab 注册 RflySim PHM 工具箱
在 Simulink Library Browser 的 RflySim PHM 库中找到 FaultParamsExtract 模块
将模块拖入你的故障诊断仿真模型，按接口定义连接输入输出信号

% 初始化工作区，示例故障配置
FaultID = 1; % 需要检测的目标故障ID

使用示例¶

基础用法：检测特定作动器卡死故障¶

% 模型初始化脚本示例
% 定义要检测的目标故障ID：1对应左舵机卡死故障
targetFaultID = 1;

% 示例输入数组：当前仿真中存在的故障ID列表
inputInts = [0, 1, 3]; % 0表示无故障，1为左舵卡死，3为GPS信号异常
% 对应故障参数：左舵卡死角度为15度，GPS偏移参数为[2.5, 1.8, 0]，额外状态参数[12, 0, 0, 0]
inputFloats = [0, 15, 2.5, 1.8, 0, 12, 0, 0, 0];

在Simulink模型中，将targetFaultID连接至FaultID输入端口，inputInts和inputFloats分别连接对应输入端口后，输出hasFault会返回true表示检测到目标故障，FaultParam数组前16位会存储15这个卡死参数，最后4位会存储输入inputFloats的最后4个值[12, 0, 0, 0]。

多轮故障检测场景¶

% 遍历检测多个故障的初始化脚本
faultIDList = [1, 2, 3]; % 需要依次检测的故障ID列表
for i = 1:length(faultIDList)
    currentFaultID = faultIDList(i);
    % 将currentFaultID输入FaultParamsExtract模块，即可得到对应故障是否存在和对应参数
end

注意事项与常见问题¶

输入维度匹配：inInts数组长度必须不大于inFloats数组长度，inInts中每个故障ID对应inFloats中至少1个参数，否则会出现维度不匹配错误。
输出数组长度固定：FaultParam输出固定为长度20的浮点数数组，即使未检测到目标故障，输出数组长度也不会改变，未使用的元素默认为0。
故障ID唯一性：若inInts中存在多个相同的目标FaultID，模块默认返回第一个匹配到FaultID对应的故障参数。
参数存储规则：单个故障对应的参数长度超过16时，仅前16个参数会存入FaultParam的前16位，超出部分会被截断。
采样时间匹配：该模块为组合逻辑模块，建议设置为与故障输入信号相同的采样时间，避免仿真步长不匹配导致的参数读取错误。

更新日志¶

v4.10 (2024-07-24): 新增FaultParamsExtract故障参数提取模块，支持从输入整数数组和浮点数数组中提取指定FaultID对应的故障参数输出。