發(fā)布時(shí)間：2017-10-06 05:26

  本文關(guān)鍵詞：基于頻域方法的小型無人飛行器系統(tǒng)辨識(shí)方法研究

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【摘要】：本文研究利用系統(tǒng)辨識(shí)方法為小型無人飛行器建模。建立精確的飛行器數(shù)學(xué)模式是進(jìn)行飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)辨識(shí)是建模的良好工具，適用于解決飛行器系統(tǒng)建模這類，對(duì)于所辨識(shí)模型的結(jié)構(gòu)知道一部分，但有許多未知參數(shù)需要確定的問題。系統(tǒng)辨識(shí)方法是通過大量的實(shí)驗(yàn)，測(cè)量系統(tǒng)的輸入輸出之間的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，從而確定系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)。相比傳統(tǒng)的數(shù)值分析建模方法，對(duì)于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信息需求量較小，無需進(jìn)行大量繁瑣而低精度的測(cè)量。相比通過風(fēng)洞試驗(yàn)建模的方法，系統(tǒng)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)所需的經(jīng)濟(jì)成本更低，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求更少。同時(shí)，系統(tǒng)辨識(shí)結(jié)果可以與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果相互驗(yàn)證，得到更準(zhǔn)確的系統(tǒng)模型。因此，系統(tǒng)辨識(shí)方法多用于飛行器建模。 然而對(duì)于小型無人飛行器來說，利用系統(tǒng)辨識(shí)方法建模不能完全照搬載人飛機(jī)的模型辨識(shí)經(jīng)驗(yàn)。小型無人飛行器可搭載的設(shè)備有限，使得機(jī)載系統(tǒng)能采集到飛行姿態(tài)信息量受到限制，同時(shí)，也使系統(tǒng)辨識(shí)最優(yōu)輸入難以實(shí)現(xiàn)。 本文根據(jù)所針對(duì)的小型無人飛行器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和對(duì)其建模的目的，選擇合適的系統(tǒng)辨識(shí)方法。對(duì)時(shí)域、頻域辨識(shí)方案，從適用范圍、需求條件、可用工具、制約條件等方面進(jìn)行對(duì)比，最終選擇了頻域方法進(jìn)行辨識(shí)，并利用頻率響應(yīng)算法，得到合理的辨識(shí)準(zhǔn)則。本文設(shè)計(jì)了針對(duì)小型無人飛行器系統(tǒng)辨識(shí)的飛行實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)可以為系統(tǒng)辨識(shí)提供豐富的輸入輸出數(shù)據(jù)，能包含盡可能多的飛行器動(dòng)態(tài)響應(yīng)信息。本文設(shè)計(jì)了利用機(jī)載DSP為飛行器輸入自動(dòng)掃頻信號(hào)的方法，，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)辨識(shí)最優(yōu)輸入方案的設(shè)計(jì)。 利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過頻率響應(yīng)辨識(shí)和參數(shù)模型辨識(shí)，建立了飛行器橫、縱兩個(gè)通道的傳遞函數(shù)模型，和多組飛行器舵機(jī)與各姿態(tài)角速度、加速度之間一對(duì)一的頻率響應(yīng)模型，利用這些模型來分析飛行器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性并進(jìn)行飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。為了驗(yàn)證辨識(shí)模型的有效性，進(jìn)行了模型的時(shí)域驗(yàn)證，并對(duì)模型的誤差來源和模型對(duì)參數(shù)變化的敏感度進(jìn)行分析。結(jié)果證明本文的系統(tǒng)辨識(shí)方法有良好的可行性和可信度。
【關(guān)鍵詞】：小型無人飛行器 系統(tǒng)辨識(shí) 頻率響應(yīng) 掃頻輸入 模型驗(yàn)證
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V249
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-9
• 圖表目錄9-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 選題背景及意義11-14
• 1.1.1 小型無人飛行器系統(tǒng)辨識(shí)意義11-12
• 1.1.2 研究背景12-14
• 1.2 飛行器系統(tǒng)辨識(shí)方法介紹14-17
• 1.2.1 系統(tǒng)辨識(shí)基本步驟14
• 1.2.2 飛行器系統(tǒng)辨識(shí)方法的選擇14-15
• 1.2.3 頻域系統(tǒng)辨識(shí)數(shù)據(jù)處理流程15-17
• 1.3 飛行器系統(tǒng)辨識(shí)研究狀況17-18
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容18-20
• 第2章 小型無人飛行器數(shù)學(xué)模型20-30
• 2.1 飛行器模型建立20-26
• 2.1.1 飛行器非線性動(dòng)力學(xué)模型20-22
• 2.1.2 線性化縱向運(yùn)動(dòng)模型22-24
• 2.1.3 線性化橫向運(yùn)動(dòng)模型24-26
• 2.2 頻率響應(yīng)系統(tǒng)辨識(shí)算法及準(zhǔn)則26-29
• 2.2.1 飛行器系統(tǒng)頻率響應(yīng)辨識(shí)26-28
• 2.2.2 傳遞函數(shù)模型及狀態(tài)空間模型的辨識(shí)28-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第3章 飛行試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)30-40
• 3.1 飛行數(shù)據(jù)需求30-33
• 3.1.1 最優(yōu)輸入設(shè)計(jì)30-32
• 3.1.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)輸入設(shè)計(jì)32-33
• 3.1.3 對(duì)采集數(shù)據(jù)量的要求33
• 3.2 飛行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)介紹33-37
• 3.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成33-36
• 3.2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作流程36-37
• 3.3 飛行實(shí)驗(yàn)方案37-39
• 3.3.1 地面實(shí)驗(yàn)37-38
• 3.3.2 飛行實(shí)驗(yàn)38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 數(shù)據(jù)處理及辨識(shí)結(jié)果40-52
• 4.1 模型參數(shù)初始值40-42
• 4.1.1 縱向通道模型初值40
• 4.1.2 橫向通道模型初值40-41
• 4.1.3 初始模型頻率響應(yīng)41-42
• 4.2 系統(tǒng)辨識(shí)數(shù)據(jù)預(yù)處理42-43
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包解算42
• 4.2.2 數(shù)據(jù)平滑處理42-43
• 4.3 系統(tǒng)辨識(shí)結(jié)果43-51
• 4.3.1 縱向通道模型辨識(shí)結(jié)果43-48
• 4.3.2 橫向通道辨識(shí)結(jié)果48-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 辨識(shí)模型驗(yàn)證52-59
• 5.1 模型時(shí)域驗(yàn)證52-55
• 5.2 模型敏感度分析和殘差分析55-58
• 5.2.1 模型敏感度55-56
• 5.2.2 殘差分析56-58
• 5.3 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單65-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

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3 程韶軍,鄧建華;使用頻域極大似然法辨識(shí)飛機(jī)等效系統(tǒng)參數(shù)[J];航空學(xué)報(bào);1999年01期

4 胡德文,萬百五;系統(tǒng)辨識(shí)的最優(yōu)輸入設(shè)計(jì)(OID)綜述[J];控制理論與應(yīng)用;1989年03期

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本文編號(hào)：980970