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1、第卷第理期力学进展,年月日飞行器气动参数辨识进展蔡金狮中国空气动力研究与发展中心,提要飞行器气动参数辨识研究的主题是应用系统辨识技术从飞行试验数据求取,气动力从而建立飞行器动力学系统的数学模型它研究的对象是飞行器解决的,是空气动力学问题采用的基本方程是飞行动力学的运动方程组应用的研究手段、、一、是现代控制论的滤波预测和估计理论它是处于空气动力学匕行力学弹性力学和现代控制论之间的应用性研究课题,木文综述了国内外公开发表的飞行器参数辨识研究的理论结果和实践经验分,,,八个专题模型辨识参数估计数据预处理和相容性检验试验设计与最佳输,—,,,入弹性与非定常效应频域辨识闭
2、环辨识辨识准度与系统验证评述其研—究进展和现状,飞行试验状关键词辫识建模参数估计模态辫识飞行器气动参数数据处理态估计一。。〔’,“’,断子器气动参数辨识自等的先导性工作以来至今已有近年了早期的,气动参数辨识是通过稳态飞行数据获得飞行特性今天已能采用随意的大幅值机动飞行数据、。,,辨识气动控制导数一年代频率法和回归技术在工程界盛行当时从飞行试验数据〔,‘’、〔、〔“〕〔〕回〕确定气动参数主要采用频率法归技术时间矢量法和模拟匹配技术随着、,近代控制论统计数学和电子数字计算技术的迅速发展系统辨识学逐渐形成一门新的学,〔一’‘〕,科它在飞行试验数据分析中的应用促使飞行器
3、气动参数辨识在年代飞跃发展并在飞行器设计中起着越来越重要的作用验证和校正飞行器气动力系数的风洞实验和理,’“’—’‘’,论计算结果川为地面和空中仿真系统提供正确的飞行器动力学模型为飞行器控〔,’”,制系统的设计和改进提供基本数据‘,鉴定定型飞机的飞行品质仁‘〕研究高性能飞机「’刁工‘’￡’。一“’〕,的飞行品质进行飞行器失事事故分析以及飞行器自适应控制等等下面,,就气动参数辨识的主要内容按八个专题模型辨识参数估计数据预处理和相容性检,,—,,验试验设计与最佳输入弹性与非定常效应频域辨识闭环辨识和系统验证评述气—动参数辨识的新近进展工模型辨识,,进行飞行器气动参数
4、辨识必须先确定气动力的数学模型结构形式然后在己知模型结©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net乌了,钩厂估计模型的未知参数年就提出了匕行器记动系数的线性数学模型’一、多年来它一直是屹机操纵稳定性分析和匕行品质规范的墓础场匕行器作小迎角匕行,。时气动力可以采用数学模型气动参数辨识就简化为已知模型的参数估计问题目,￡‘,〔〕前线性气动力模型的参数辨识不论是含有过程噪音和观测噪音或是仅含观测噪音,。,的情况都有成熟的算法发达
5、国家的飞行试验中心和飞机设计制造公司都有自己的一整,〔“一“’套线性气动参数辨识程序并积累了丰富的经验“〕,”,“、二近代战斗机要求作过失速机动飞行迎角可达甚至以上机身机翼的、,『””’、厂“”〕。脱体涡涡系干扰和涡破裂使气动系数呈高度非线性甚至出现迟滞脉动现象、一、,旱战术导弹小展弦比翼舵尾翼和弹体之间的复杂涡系干扰使得小迎角时的气动系数也,,非线性非定常效应线性模型已不适用非线性气动模型的辨识成了飞行器性能分析和仿真系统设计中迫切需要解决的实际问题、非线性气动系数的数学模型就是飞行器气动力和力矩系数与飞行状态参数迎角侧滑、、,角角速率舵偏角等的非线性关系式此
6、模型可以依据风洞实验数据建立也可依据空‘。’气动力学理论建立或利用飞行试验数据建立从飞行试验数据建立气动系数非线性数学,「月‘〕。,模型必须解决两个问题模型的结构形式模型的优选判据和算法模型构式目前最常用的非线性气动系数模型有三种,多项式模型是模型的直接推广将气动数系展成飞行器状态参数的高阶幂,〔幻〔」对一飞机采级数然后逐项筛选掉对飞行响应影响最小的项用阶多项式模,,型从个参数筛选出个构成多项式模型随着模型阶数的增加需要筛选的模型也增,,,多一个个参数的高阶多项式需要进行筛选的模型竟达几万个之多因此在筛选之前,需要根据气动力的物理意义选取适当数量的候选模型显然确
7、定候选模型有人为因素再,〔弓,用逐步回归法筛选直到所有对飞行器运动有显著影响的项都选入模型为上最后求得一个既反映气动力非线性特性且项数又最少的多项式模型,样条函数模型采用样条函数建立数学模型的优点在于它可以在预定区间内无霉,〔‘点且可用低阶模型很好地逼近各种非线性兰利研究中心曾用零阶和二阶样条函数辨,,识大迎角气动系数还将实测数据按和分别处理证实升力曲线在大迎角时存在,摇”’。分叉现象解释了飞机大迎角纵向运动的自激振荡现象阶跃过渡函数模型年代等采用阶跃响应的方法建立气动力与飞行状态参〔‘’〕,〔‘,〔‘。」,数变化历程的一般关系式并经实验和理论验证是较严格的非线
8、性气动系数,,,、的数学
