稳态附近的无人直升机飞行动力学辨识建模方法研究

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1、万方数据中图分类号y2垒窆：12lUDC621．3硕士学位论文学校代码!Q量当三密级公珏稳态附近的无人直升机飞行动力学辨识建模方法研究ResearchonMethodsofIdentificationModelingofUnmannedHelicopter’SFli出DynamicsNearSteadyCondition作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：陈志贤机械工程机械电子工程机电工程学院贺继林副教授论文答辩日期2Q!垒：§：!Z答辩委员会主中南大学2014年5月万方数据学位论文原创性声明lIlllIIIlllllllllllllllllll

2、lllllllllLl111111lY2687377本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：醯查芝．日期：』盟L年』月丑曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或

3、机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：陛垄!墨导师签名万方数据中南大学硕士学位论文摘要稳态附近的无人直升机飞行动力学辨识建模方法研究摘要：无人直升机动力学模型具有多耦合、不稳定、高阶易扰、非定常等特点，准确的参数模型难以直接获得。国内现行的辨识建模方法无法满足直升机高品质自主飞行的要求。本文基于SVU200的简化模型和手动飞行实验数据，探寻能够准确反应直升机动力学特性、通用性强、便于控制系统处

4、理的模型描述及其辨识方法。(1)研究基于状态空间白箱模型的时域离线辨识方法。提出数据单通道法，可高效解决使用预报误差法时初始模型参数的选取问题。采用预报误差法和遗传算法新组合策略分两步辨识直升机4自由度模型，预测输出对变化缓慢的实测输出可良好匹配。(2)着力提升角速度通道模型的精度，研究基于状态空间黑箱模型的时域离线辨识方法。基于子空间一预报误差法，提出主通道扩展子空间模型，保证了模型精度和算法鲁棒性。所得6通道模型在辨识和验证数据段内拟合度均很高，可基于该模型分析直升机的动态特性。但模型阶次过高，对数据高度敏感，不利于控制系统的处理。(3)开展数据鲁棒性好、可限制

5、模型阶次的频域传递函数模型离线辨识研究。提出基于局部多项式快速法的无人直升机频响函数辨识，仿真结果表明该法可有效估计抑制有色噪声和离散傅里叶变换泄漏误差，同时保持了高频段的分辨率，优于传统的CIFER法。基于频响函数，使用最小二乘一极大似然二步法辨识SVU200的纵向和横向运动的传递函数模型。模型精度高、阶次低，对快速变化的数据适应性强。(4)进行时域递推算法辨识，进一步验证离线辨识结果。初步研究双角速度通道非线性辨识建模方法，发现Hammerstein．Wiener模型精度优于NARX模型，或更适用于直升机仿真模拟器的开发。关键词：无人直升机；飞行动力学建模；系统

6、辨识；预报误差一遗传算法；扩展子空间法；局部多项式法分类号：V249．121Ⅱ万方数据中南大学硕士学位论文摘要ResearchonMethodsofIdentificationModelingofUnmannedHelicopter’sFlightDynamicsNearSteadyConditionAbstract：AccurateparametricmodeloftheUAVdynamicsaledifficultt0beidentified，becauseofcomplexoperationanditscharacteristicsofmultiplecoup

7、ling，instability,highorderandeasydisturbance．ThecurrentdomesticmethodsonsystemidentificationmodelingareinadequatetomeettherequirementsoftheU斛’Sautonomousflightofhighquality．Thesimpledynamicmodelofhelicopterisestablishedfirstly．TheidentificationalgorithmsandmodelwhichiSversatile、easyt