本文關(guān)鍵詞：固定翼無(wú)人機(jī)不確定性建模研究

  更多相關(guān)文章： 不確定性建模 系統(tǒng)辨識(shí) 非線(xiàn)性仿真模型 數(shù)學(xué)模型 無(wú)人機(jī)

【摘要】：無(wú)人機(jī)數(shù)學(xué)模型反映了操縱輸入和飛行器響應(yīng)之間的聯(lián)系,在飛行仿真、穩(wěn)定性和操縱性分析、飛行控制設(shè)計(jì)等實(shí)際應(yīng)用中都離不開(kāi)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立。系統(tǒng)的控制性能在很大程度上取決于所建立模型的準(zhǔn)確性和精度,數(shù)學(xué)模型只有準(zhǔn)確地模擬無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程才具有應(yīng)用價(jià)值。事實(shí)上數(shù)學(xué)模型和真實(shí)系統(tǒng)響應(yīng)之間通常存在一定的差異,為了使數(shù)學(xué)模型更加準(zhǔn)確地反映真實(shí)的系統(tǒng)響應(yīng),在風(fēng)洞吹風(fēng)模型的基礎(chǔ)上建立包含不確定性因素的數(shù)學(xué)模型至關(guān)重要。該課題基于某型高空高亞音速無(wú)人機(jī)已成功飛行的試驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí),結(jié)合風(fēng)洞吹風(fēng)模型的氣動(dòng)參數(shù),建立包含不確定性因素的無(wú)人機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)模型。本文的主要研究?jī)?nèi)容分為三個(gè)部分,第一部分為無(wú)人機(jī)非線(xiàn)性仿真模型的建立。包括氣動(dòng)模型、發(fā)動(dòng)機(jī)模型、動(dòng)力學(xué)方程的建立,為不確定性建模打下基礎(chǔ)。第二部分為無(wú)人機(jī)系統(tǒng)辨識(shí)。首先對(duì)某型無(wú)人機(jī)三架次飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,包括利用觀(guān)測(cè)器/卡爾曼濾波辨識(shí)法(OKID)對(duì)飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行跳點(diǎn)值的識(shí)別、剔除、補(bǔ)正,以及采用擴(kuò)展卡爾曼濾波法(EKF)完成試飛數(shù)據(jù)的相容性檢驗(yàn)。隨后利用CIFER對(duì)試飛數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)。根據(jù)系統(tǒng)辨識(shí)的結(jié)果和風(fēng)洞模型理論值得到氣動(dòng)參數(shù)的上下邊界和標(biāo)稱(chēng)值,并利用辨識(shí)得到的氣動(dòng)參數(shù)更新非線(xiàn)性仿真模型,為完成氣動(dòng)模型的不確定性建模奠定基礎(chǔ)。第三部分主要介紹了非線(xiàn)性仿真模型不確定性建模的方法和步驟。其中氣動(dòng)力模塊的不確定性建模是根據(jù)氣動(dòng)參數(shù)的上下邊界和標(biāo)稱(chēng)值得以實(shí)現(xiàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)受力模型和油耗模型以及重心位置的不確定性建模是在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上考慮一定的數(shù)值波動(dòng)范圍而完成,以此建立無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的不確定性Simulink仿真模型。之后根據(jù)ulinearize原則在配平點(diǎn)處線(xiàn)性化不確定性Simulink仿真模型,并利用線(xiàn)性分式變換(LFT)方法得到LFT模型的實(shí)現(xiàn):M—?矩陣形式表示的不確定性模型。最后進(jìn)行最壞情況增益(WCG)分析以驗(yàn)證模型的精度;并在給定擾動(dòng)的情況下,利用魯棒控制工具箱中的函數(shù)仿真并分析模型在隨機(jī)采樣下的輸出響應(yīng),完成不確定模型有效性的分析和驗(yàn)證工作。
【關(guān)鍵詞】：不確定性建模 系統(tǒng)辨識(shí) 非線(xiàn)性仿真模型 數(shù)學(xué)模型 無(wú)人機(jī)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V279
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 課題研究的背景、意義14-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 系統(tǒng)辨識(shí)16-18
• 1.2.2 不確定性問(wèn)題與控制18-20
• 1.3 本文主要研究工作20
• 1.4 本文內(nèi)容安排20-21
• 第二章 無(wú)人機(jī)非線(xiàn)性仿真模型21-34
• 2.1 無(wú)人機(jī)動(dòng)力學(xué)模型的建立21-30
• 2.1.1 坐標(biāo)軸定義21-22
• 2.1.2 UAV運(yùn)動(dòng)假設(shè)22-23
• 2.1.3 無(wú)人機(jī)受力及力矩分析23-26
• 2.1.4 無(wú)人機(jī)動(dòng)力學(xué)方程26-28
• 2.1.5 質(zhì)量慣量模型28-30
• 2.2 Simulink仿真模型的建立30-32
• 2.2.1 氣動(dòng)力模塊31
• 2.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程模塊31-32
• 2.2.3 重力和發(fā)動(dòng)機(jī)模塊32
• 2.3 氣動(dòng)力參數(shù)的確定32-33
• 2.4 本章小節(jié)33-34
• 第三章 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)辨識(shí)34-71
• 3.1 參數(shù)辨識(shí)模型結(jié)構(gòu)35-38
• 3.1.1 線(xiàn)性解耦模型35-37
• 3.1.1.1 非線(xiàn)性模型的線(xiàn)性化35-36
• 3.1.1.2 線(xiàn)性解耦模型36-37
• 3.1.2 參數(shù)化的狀態(tài)空間橫向模型37-38
• 3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)38-39
• 3.3 試飛數(shù)據(jù)預(yù)處理39-54
• 3.3.1 野值的識(shí)別、剔除與補(bǔ)正40-48
• 3.3.1.1 觀(guān)測(cè)器/卡爾曼濾波辨識(shí)（OKID）算法描述40-44
• 3.3.1.2 觀(guān)測(cè)器與卡爾曼濾波之間的關(guān)系44-45
• 3.3.1.3 利用OKID算法實(shí)現(xiàn)野值的識(shí)別、剔除、補(bǔ)正45-48
• 3.3.2 數(shù)據(jù)相容性檢驗(yàn)48-54
• 3.3.2.1 數(shù)據(jù)相容性檢驗(yàn)非線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型48-49
• 3.3.2.2 傳感器誤差模型49
• 3.3.2.3 擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)方程49-52
• 3.3.2.4 包含誤差模型的觀(guān)測(cè)方程52
• 3.3.2.5 數(shù)據(jù)相容性檢驗(yàn)結(jié)果52-54
• 3.4 系統(tǒng)辨識(shí)54-68
• 3.4.1 CIFER辨識(shí)介紹55-62
• 3.4.1.1 頻域響應(yīng)辨識(shí)57-58
• 3.4.1.2 多輸入處理58-59
• 3.4.1.3 復(fù)合分窗59-60
• 3.4.1.4 單通道傳遞函數(shù)模型辨識(shí)60-61
• 3.4.1.5 多通道狀態(tài)空間方程辨識(shí)61-62
• 3.4.1.6 時(shí)域驗(yàn)證62
• 3.4.2 CIFER辨識(shí)過(guò)程62-68
• 3.4.2.1 參數(shù)辨識(shí)模型結(jié)構(gòu)的確定63-64
• 3.4.2.2 CIFER中參數(shù)設(shè)置64-66
• 3.4.2.3 辨識(shí)結(jié)果66-68
• 3.5 非線(xiàn)性模型氣動(dòng)力系數(shù)更新68-70
• 3.5.1 標(biāo)稱(chēng)辨識(shí)模型68
• 3.5.2 氣動(dòng)系數(shù)計(jì)算68-70
• 3.6 本章小結(jié)70-71
• 第四章 不確定性建模71-87
• 4.1 參數(shù)不確定建模71-75
• 4.1.1 參數(shù)不確定性表示71-73
• 4.1.2 參數(shù)不確定性實(shí)現(xiàn)73-75
• 4.2 LFT變換75-79
• 4.2.1 LFT模型實(shí)現(xiàn)方法76-77
• 4.2.2 ulinearize原則與步驟77-78
• 4.2.3 ulinearize方法的優(yōu)勢(shì)與限制78-79
• 4.2.4 配平點(diǎn)的影響79
• 4.3 UAV的LFT模型實(shí)現(xiàn)79-86
• 4.3.1 不確定系統(tǒng)最壞情況增益81-83
• 4.3.2 不確定性模型驗(yàn)證83-86
• 4.4 本章小結(jié)86-87
• 第五章 總結(jié)與展望87-89
• 5.1 本文主要工作總結(jié)87-88
• 5.2 不足之處與研究展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-95
• 致謝95-96
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文96-97
• 附錄 197

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：597026