飛行控制系統(tǒng)是提高旋翼飛行器飛行穩(wěn)定性和安全性的重要設(shè)備,飛行動力學(xué)模型是進(jìn)行飛行控制系統(tǒng)設(shè)計的重要基礎(chǔ)。由于旋翼飛行器固有的復(fù)雜性,傳統(tǒng)機(jī)理建模方法很難得到高置信度的飛行動力學(xué)模型,系統(tǒng)辨識技術(shù)是提高建模精度的有效手段之一。針對常規(guī)辨識方法在旋翼飛行器建模應(yīng)用中遇到的困難,本文開展了適用于旋翼飛行器建模的頻域辨識方法研究。首先,本文基于樣例旋翼飛行器建立了線化的飛行動力學(xué)模型,設(shè)計了增穩(wěn)飛行控制律,在MATLAB/Simulink中建立了仿真實驗平臺并開展了仿真試驗。其次,本文建立了基于線性調(diào)頻Z變換、窗口尺寸優(yōu)化以及MIMO系統(tǒng)軸間解耦的改進(jìn)頻域非參數(shù)辨識方法,并對樣例旋翼飛行器進(jìn)行了辨識和驗證。結(jié)果表明,本文方法提高了旋翼飛行器這類耦合系統(tǒng)頻響函數(shù)計算的精度。接著,本文建立了基于遞推最小二乘法和頻域輸出誤差法的頻域狀態(tài)空間模型參數(shù)辨識方法,進(jìn)行了樣例旋翼飛行器的狀態(tài)空間模型辨識和驗證。同時,本文還與現(xiàn)有時域方法進(jìn)行了對比研究,結(jié)果表明本文建立的頻域辨識方法效率和精度更高、數(shù)值穩(wěn)定性更好,且得到的模型更符合物理意義。最后,本文搭建了四旋翼飛行器飛行試驗平臺,開展了飛行試驗,并對試飛... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

V-22魚鷹傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒論1.1 引言隨著人們對飛行任務(wù)的要求越來越復(fù)雜，具有可垂直起降、懸停、低速飛行和高機(jī)動性等特點(diǎn)的旋翼飛行器在軍事和生活領(lǐng)域應(yīng)用越加廣泛，例如：低空偵查、搭載武器、求援搶險、高原運(yùn)輸、農(nóng)用植保、航拍、橋梁檢測等，如圖 1. 1~圖 1. 4 所示。旋翼飛行器構(gòu)型種類繁多，包括：直升機(jī)、多軸旋翼飛行器、傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)等，其中四旋翼飛行器以操控簡單、可擴(kuò)展性強(qiáng)以及低成本等優(yōu)勢，成為最熱門的旋翼飛行器之一。而在旋翼飛行器設(shè)計中，高置信度的動力學(xué)模型是工程師們關(guān)注的重點(diǎn)，其對控制律設(shè)計和飛行品質(zhì)評估有著重要的影響�，F(xiàn)代飛行控制系統(tǒng)對飛行器飛行動力學(xué)模型的精度提出了更高的要求，精準(zhǔn)的飛行動力學(xué)模型可以幫助工程師有效地開發(fā)控制系統(tǒng)。因此，如何快速地得到高置信度的飛行動力學(xué)模型至關(guān)重要。

特點(diǎn)的旋翼飛行器在軍事和生活領(lǐng)域應(yīng)用越加廣泛，例如：低空偵查、搭載武器、求援搶險、高原運(yùn)輸、農(nóng)用植保、航拍、橋梁檢測等，如圖 1. 1~圖 1. 4 所示。旋翼飛行器構(gòu)型種類繁多，包括：直升機(jī)、多軸旋翼飛行器、傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)等，其中四旋翼飛行器以操控簡單、可擴(kuò)展性強(qiáng)以及低成本等優(yōu)勢，成為最熱門的旋翼飛行器之一。而在旋翼飛行器設(shè)計中，高置信度的動力學(xué)模型是工程師們關(guān)注的重點(diǎn)，其對控制律設(shè)計和飛行品質(zhì)評估有著重要的影響。現(xiàn)代飛行控制系統(tǒng)對飛行器飛行動力學(xué)模型的精度提出了更高的要求，精準(zhǔn)的飛行動力學(xué)模型可以幫助工程師有效地開發(fā)控制系統(tǒng)。因此，如何快速地得到高置信度的飛行動力學(xué)模型至關(guān)重要。圖 1. 1 V-22 魚鷹傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī) 圖 1. 2 航拍多軸飛行器

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]小型無人直升機(jī)系統(tǒng)時域辨識方法研究[J]. 陳志賢,賀繼林,宋大雷,齊俊桐.  計算機(jī)仿真. 2014(07)
[2]基于子空間和PEM的無人直升機(jī)兩階段參數(shù)辨識[J]. 邵明強(qiáng),李廣文,徐恒.  飛行力學(xué). 2013(04)
[3]四旋翼無人機(jī)的系統(tǒng)模型與辨識[J]. 吳桐,趙健康,楊磊.  計算機(jī)仿真. 2012(08)
[4]旋翼飛行器飛行動力學(xué)系統(tǒng)辨識建模算法[J]. 宋彥國,孫濤.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2011(03)
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[6]組合窗函數(shù)的短時傅里葉變換時頻表示方法[J]. 肖瑛,馮長建.  探測與控制學(xué)報. 2010(03)
[7]時變線性/非線性結(jié)構(gòu)參數(shù)識別及系統(tǒng)辨識方法研究進(jìn)展[J]. 于開平,龐世偉,趙婕.  科學(xué)通報. 2009(20)
[8]模型直升機(jī)懸停狀態(tài)下飛行力學(xué)模型辨識[J]. 孫濤,宋彥國,張呈林.  航空學(xué)報. 2009(01)
[9]基于子空間法的小型直升機(jī)飛行力學(xué)模型辨識[J]. 孫濤,宋彥國,張呈林.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2008(05)
[10]無人直升機(jī)控制動態(tài)特性的頻域辨識建模方法[J]. 顧冬雷,高正,孫傳偉.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2004(06)

博士論文
[1]直升機(jī)飛行動力學(xué)模型辨識與機(jī)動飛行研究[D]. 吳偉.南京航空航天大學(xué) 2010



本文編號：3320341