高超声速飞行器闭环气动参数辨识

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1、硕士学位论文高超声速飞行器闭环气动参数辨识CLOSED-LOOPIDENTIFICATIONOFAERODYNAMICPARAMETERSFORHYPERSONICVEHICLE徐秀峰哈尔滨工业大学2014年6月万方数据国内图书分类号：V249学校代码：10213国际图书分类号：629.7:629.03密级：公开工学硕士学位论文高超声速飞行器闭环气动参数辨识硕士研究生：徐秀峰导师：荆武兴教授申请学位：工学硕士学科、专业：飞行器设计所在单位：航天工程系答辩日期：2014年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:V249U.D.

2、C:629.7:629.03DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCLOSED-LOOPIDENTIFICATIONOFAERODYNAMICPARAMETERSFORHYPERSONICVEHICLECandidate：XuXiufengSupervisor：Prof.JingWuxingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SpacecraftDesignAffiliation：Dept.ofAstronauticsEngineeri

3、ngDateofDefence：June,2014Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要由于高超声速飞行器的飞行速度快，飞行高度范围变化大等诸多因素的影响，导致其气动参数变化具有较强的不确定性，给气动力模型的建立带来很大的困难。本文以美国Langley研究中心对外公布的高超声速飞行器通用模型Winged-Cone为研究对象，对其气动参数进行了辨识。论文的主要工作总结如下：首先，介绍了飞行器气动参数辨识的国内外研究现状，安排了论文的章节及其研

4、究内容。第二，利用Winged-Cone飞行器的气动力参数拟合公式，推导出了固定马赫数和攻角条件下气动力参数的线性模型。以高超声速飞行器在滑翔段的某一点为参考点，推导出了小扰动线性运动状态方程并将其作为参数辨识模型。第三，利用最小二乘和最大似然估计两种方法分别辨识了纵向和横侧向系统的气动参数。以迭代矩阵条件数的大小作为判断依据，分析了纵向和横侧向系统的可辨识性。利用奇异值分解的方法对飞行器气动参数的可辨识度进行了仿真分析，给出了气动参数的可辨识度顺序。第四，基于已经分析得到的气动参数可辨识性顺序和系统的频率特性，设计了偶极方波输入信号和多正弦输入信号，并对

5、两种输入信号的激励效果进行了对比分析。最后，对高超声速飞行器气动参数辨识段的飞行轨迹进行了仿真，分析了输入信号的加入对飞行器飞行轨迹的影响。关键词：高超声速飞行器；气动参数辨识；可辨识性分析；输入信号设计-I-万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheaerodynamicparametersofhypersonicaircraftarewithstronguncertaintiesandthemodelofaerodynamicishardtobuild,becauseofitshighflightspeed,largerangeofa

6、ltitudevariationandmanyotherfactors.Inthispaper,Winged-Coneisusedforaerodynamicparametersidentification,whichisageneralmodelofhypersonicaircraftannouncedbyLangleyResearchCenter,theU.S.Themainworkofthepaperaresummarizedasfollows：Firstly,theresearchstatusofaerodynamicparameteridenti

7、ficationwasintroducedandchapterswerearranged.Secondly,linearmodelofaerodynamicparameterwasdeducedusingaerodynamicparameterfittingformulaofWinged-ConeaircraftunderafixedMachnumberandangleofattack.Smalldisturbancelinearmotionequationofstatewasdeducedatareferencepointatglidingsection

8、ofhypersonicaircraft.Thismodelwas