小型无人直升机飞行力学参数化模型辨识研究

发布时间：2017-03-23 09:02

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【摘要】： 本文研究了直升机飞行力学模型辨识技术,将子空间法与预报误差法相结合,辨识了直升机飞行力学模型。 首先研究了直升机飞行力学参数化建模,运用机理建模方法建立了直升机的线化14阶状态空间模型,确定了该模型的结构及部分参数。 其次研究了飞行力学参数化模型的辨识算法。根据直升机飞行力学模型阶次较高的特点,本文选用了子空间辨识算法对其进行辨识。并利用参数化建模提供的先验知识,采用误差预报法对子空间辨识算法进行了补充,克服了子空间辨识算法对噪声敏感以及无法限定参数的缺点。最后,利用仿真计算验证了算法的有效性和可靠性。仿真结果表明:所采用的辨识算法具有良好的辨识精度。 随后展开了直升机系统辨识软件的设计,根据需求采用VC++和MATLAB混合编程的方法,通过MATLAB引擎完成了直升机系统辨识软件各个模块的设计和功能实现。并且通过该软件成功地辨识得到了小型直升机的高阶不稳定飞行力学模型,利用多组实验试飞数据验证了辨识结果的可靠性。 最后针对嵌入式数据采集平台的操作系统展开了研究,根据系统对于实时性要求较高的特点,采用了VxWorks作为平台的操作系统,成功开发了适用于嵌入式数据采集系统的板级支持包。测试表明,本文所开发的板级支持包是稳定、可靠的。 研究结果表明,本文采用的辨识算法具有良好的鲁棒性,对于直升机飞行力学模型这样的高阶次、不稳定模型的辨识是适用和有效的。
【关键词】：直升机 系统辨识 子空间 混合编程 VxWorks
【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】：2008
【分类号】：V212.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 前言13-14
• 1.2 直升机系统辨识研究现状14-15
• 1.3 本文的研究目的及主要工作15-17
• 第二章 直升机飞行力学参数化模型研究17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 直升机刚体6 自由度的基本建模17-21
• 2.3 直升机的模型扩展21-29
• 2.3.1 旋翼和机身之间的耦合方程21-24
• 2.3.2 旋翼稳定杆耦合方程24-26
• 2.3.3 航向动力学特性26-29
• 第三章 飞行力学参数化模型辨识算法的研究29-43
• 3.1 引言29
• 3.2 子空间辨识算法的研究29-33
• 3.3 采用子空间辨识算法的仿真算例33-38
• 3.4 采用PEM 误差预报辨识算法的仿真算例38-43
• 第四章 直升机系统辨识软件的开发43-60
• 4.1 引言43-44
• 4.2 VC++与MATLAB 的引擎混合编程的环境搭建44-45
• 4.2.1 MATLAB 引擎介绍44
• 4.2.2 配置编译器44-45
• 4.3 无人直升机系统辨识软件的模块化设计45-60
• 4.3.1 飞行数据读入的实现45-48
• 4.3.2 飞行数据处理的实现48-52
• 4.3.3 辨识的实现52-53
• 4.3.4 结果分析53-55
• 4.3.5 数据校验55-60
• 第五章 小型直升机嵌入式数据采集平台的研究60-73
• 5.1 引言60-61
• 5.2 VxWorks 操作系统和硬件平台的简介61-62
• 5.2.1 VxWorks 操作系统的介绍61-62
• 5.2.2 硬件平台的介绍62
• 5.3 板级支持包（BSP）的移植62-73
• 5.3.1 VxWorks BSP 简介62-63
• 5.3.2 BSP 初始化代码的开发63-64
• 5.3.3 串口驱动的实现64-66
• 5.3.4 网络驱动的实现66-68
• 5.3.5 文件系统的建立68-71
• 5.3.6 系统从 TFFS 中自启动的实现71-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 主要贡献与结论73-74
• 6.2 研究工作展望74-75
• 参考文献75-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 汪清,何开锋,钱炜祺,毛仲君;飞机大攻角空间机动气动力建模研究[J];航空学报;2004年05期

2 杨凌宇,柳嘉润,申功璋;飞控-飞机低阶等效系统的在线辨识[J];飞行力学;2003年02期

3 顾冬雷,高正,孙传伟;无人直升机控制动态特性的频域辨识建模方法[J];南京航空航天大学学报;2004年06期

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本文编号：263352