本文關鍵詞：基于頻域方法的小型無人飛行器系統(tǒng)辨識方法研究

  更多相關文章： 小型無人飛行器 系統(tǒng)辨識 頻率響應 掃頻輸入 模型驗證

【摘要】：本文研究利用系統(tǒng)辨識方法為小型無人飛行器建模。建立精確的飛行器數學模式是進行飛行器控制系統(tǒng)設計的基礎。系統(tǒng)辨識是建模的良好工具，適用于解決飛行器系統(tǒng)建模這類，對于所辨識模型的結構知道一部分，但有許多未知參數需要確定的問題。系統(tǒng)辨識方法是通過大量的實驗，測量系統(tǒng)的輸入輸出之間的動態(tài)響應，從而確定系統(tǒng)數學模型的結構。相比傳統(tǒng)的數值分析建模方法，對于系統(tǒng)結構信息需求量較小，無需進行大量繁瑣而低精度的測量。相比通過風洞試驗建模的方法，系統(tǒng)辨識實驗所需的經濟成本更低，對實驗條件的要求更少。同時，系統(tǒng)辨識結果可以與風洞試驗結果相互驗證，得到更準確的系統(tǒng)模型。因此，系統(tǒng)辨識方法多用于飛行器建模。 然而對于小型無人飛行器來說，利用系統(tǒng)辨識方法建模不能完全照搬載人飛機的模型辨識經驗。小型無人飛行器可搭載的設備有限，使得機載系統(tǒng)能采集到飛行姿態(tài)信息量受到限制，同時，也使系統(tǒng)辨識最優(yōu)輸入難以實現(xiàn)。 本文根據所針對的小型無人飛行器結構特點和對其建模的目的，選擇合適的系統(tǒng)辨識方法。對時域、頻域辨識方案，從適用范圍、需求條件、可用工具、制約條件等方面進行對比，最終選擇了頻域方法進行辨識，并利用頻率響應算法，得到合理的辨識準則。本文設計了針對小型無人飛行器系統(tǒng)辨識的飛行實驗。該實驗可以為系統(tǒng)辨識提供豐富的輸入輸出數據，能包含盡可能多的飛行器動態(tài)響應信息。本文設計了利用機載DSP為飛行器輸入自動掃頻信號的方法，，實現(xiàn)了系統(tǒng)辨識最優(yōu)輸入方案的設計。 利用實驗數據，通過頻率響應辨識和參數模型辨識，建立了飛行器橫、縱兩個通道的傳遞函數模型，和多組飛行器舵機與各姿態(tài)角速度、加速度之間一對一的頻率響應模型，利用這些模型來分析飛行器的動態(tài)響應特性并進行飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)的設計。為了驗證辨識模型的有效性，進行了模型的時域驗證，并對模型的誤差來源和模型對參數變化的敏感度進行分析。結果證明本文的系統(tǒng)辨識方法有良好的可行性和可信度。
【關鍵詞】：小型無人飛行器 系統(tǒng)辨識 頻率響應 掃頻輸入 模型驗證
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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)辨識意義11-12
• 1.1.2 研究背景12-14
• 1.2 飛行器系統(tǒng)辨識方法介紹14-17
• 1.2.1 系統(tǒng)辨識基本步驟14
• 1.2.2 飛行器系統(tǒng)辨識方法的選擇14-15
• 1.2.3 頻域系統(tǒng)辨識數據處理流程15-17
• 1.3 飛行器系統(tǒng)辨識研究狀況17-18
• 1.4 本文研究的主要內容18-20
• 第2章 小型無人飛行器數學模型20-30
• 2.1 飛行器模型建立20-26
• 2.1.1 飛行器非線性動力學模型20-22
• 2.1.2 線性化縱向運動模型22-24
• 2.1.3 線性化橫向運動模型24-26
• 2.2 頻率響應系統(tǒng)辨識算法及準則26-29
• 2.2.1 飛行器系統(tǒng)頻率響應辨識26-28
• 2.2.2 傳遞函數模型及狀態(tài)空間模型的辨識28-29
• 2.3 本章小結29-30
• 第3章 飛行試驗方案設計30-40
• 3.1 飛行數據需求30-33
• 3.1.1 最優(yōu)輸入設計30-32
• 3.1.2 驗證實驗輸入設計32-33
• 3.1.3 對采集數據量的要求33
• 3.2 飛行實驗數據采集硬件系統(tǒng)介紹33-37
• 3.2.1 數據采集系統(tǒng)組成33-36
• 3.2.2 數據采集系統(tǒng)工作流程36-37
• 3.3 飛行實驗方案37-39
• 3.3.1 地面實驗37-38
• 3.3.2 飛行實驗38-39
• 3.4 本章小結39-40
• 第4章 數據處理及辨識結果40-52
• 4.1 模型參數初始值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41-42
• 4.2 系統(tǒng)辨識數據預處理42-43
• 4.2.1 實驗數據包解算42
• 4.2.2 數據平滑處理42-43
• 4.3 系統(tǒng)辨識結果43-51
• 4.3.1 縱向通道模型辨識結果43-48
• 4.3.2 橫向通道辨識結果48-51
• 4.4 本章小結51-52
• 第5章 辨識模型驗證52-59
• 5.1 模型時域驗證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58-59
• 結論59-61
• 參考文獻61-65
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單65-66
• 致謝66

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前6條

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本文編號：980970