直升机飞行力学模型系统辨识技术研究

发布时间：2017-11-01 16:11

  本文关键词：直升机飞行力学模型系统辨识技术研究

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【摘要】：直升机飞行动力学系统辨识建模与机理建模相比,模型置信度高,适用于直升机飞行品质评估与设计、飞行控制律仿真与验证,对直升机总体以及飞控系统设计具有重要意义。论文以直升机为研究对象,开展直升机试飞试验数据处理、非参数化系统辨识与参数化系统辨识技术研究,得到了某直升机飞行动力学辨识模型,并以此方法为基础开发了一套实用的直升机飞行动力学系统辨识软件。论文首先针对直升机飞行试验数据信噪比低、轴间耦合强等特点,研究了飞行试验数据相容性检测、重构和滤波等预处理技术,有效消除了试验数据误差,提高了飞行试验数据的质量;其次,采用线性调频变换技术以及改进的谱估计技术,实现飞行试验数据的轴间解耦,并提出复合分窗方法提高了频率响应精度,然后,辨识得到了非参数化系统辨识模型;再次,基于最小二乘法和预报误差法辨识了直升机飞行动力学模型传递函数阵,以此为基础结合状态子空间法、预报误差法和机理建模先验知识得到了物理意义明确的直升机状态空间飞行力学模型,并用UH60仿真数据对辨识方法进行了验证;最后,基于MATLAB开发了一套具有良好交互性的图形化系统辨识软件,并用XV15的飞行试验数据对软件进行测试验证,将软件的辨识结果与NASA频域综合辨识软件CIFER进行对比,结果表明精度相当,证明了本文理论、方法的可行性和软件的实用性。
【关键词】：直升机 系统辨识 数据预处理 复合分窗 状态子空间法 预报误差法
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V212.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-16
• 第1章 绪论16-21
• 1.1 研究背景和意义16-17
• 1.2 直升机系统辨识建模发展与应用17-19
• 1.2.1 国外研究现状17-18
• 1.2.2 国内研究现状18-19
• 1.3 本文研究目的和主要研究内容19-20
• 1.4 章节安排20-21
• 第2章 直升机飞行试验设计和数据预处理21-36
• 2.1 引言21
• 2.2 飞行试验的设计21-26
• 2.2.1 输入激励的设计21-25
• 2.2.2 数据采集系统的选择25-26
• 2.2.3 飞行试验的实施26
• 2.3 飞行试验数据预处理26-35
• 2.3.1 野值的识别、剔除与补正27-28
• 2.3.2 传感器位置校正28-29
• 2.3.3 相容性检测与重构29-31
• 2.3.4 去均值31-32
• 2.3.5 重新采样32-34
• 2.3.6 滤波34-35
• 2.4 小结35-36
• 第3章 非参数模型辨识36-55
• 3.1 引言36
• 3.2 单输入单输出系统频率响应辨识36-45
• 3.2.1 频率响应定义36
• 3.2.2 频率响应计算方法36-39
• 3.2.3 改进的谱估计39-44
• 3.2.4 相干性分析44-45
• 3.3 多输入多输出系统频率响应辨识45-51
• 3.3.1 轴间动态耦合对频率响应估计的影响45-46
• 3.3.2 基于谱估计的轴间解耦46-51
• 3.4 复合分窗51-54
• 3.5 小结54-55
• 第4章 直升机飞行力学模型辨识55-80
• 4.1 引言55
• 4.2 辨识算法研究55-62
• 4.2.1 最小二乘法55-57
• 4.2.2 预报误差法57-59
• 4.2.3 状态子空间法59-62
• 4.3 直升机飞行力学模型辨识先验知识62-67
• 4.3.1 直升机飞行力学模型线化62-65
• 4.3.2 直升机飞行力学特性研究65-67
• 4.4 传递函数模型和状态空间模型辨识策略67-69
• 4.4.1 传递函数模型辨识策略67-68
• 4.4.2 状态空间模型辨识策略68-69
• 4.5 UH60仿真数据的辨识算例69-79
• 4.6 小结79-80
• 第5章 辨识软件开发和软件测试80-95
• 5.1 引言80
• 5.2 系统辨识软件模块化设计80-84
• 5.2.1 辨识软件流程图80-81
• 5.2.2 软件界面及其功能81-84
• 5.3 软件测试84-94
• 5.4 小结94-95
• 第6章 总结与展望95-97
• 6.1 总结95
• 6.2 展望95-97
• 参考文献97-100
• 致谢100-101
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文101

【参考文献】

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本文编号：1127546