直升机/吊挂物耦合系统飞行动力学模型辨识研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luocai1982
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直升机/吊挂物耦合系统飞行动力学模型是直升机吊挂飞行控制律设计、飞行品质评估和优化的重要基础。由于直升机/吊挂物耦合系统固有的复杂性,传统的机理建模方法很难得到高置信度飞行动力学模型,而基于系统辨识的建模方法是提高直升机吊挂飞行动力学模型精度和置信度的重要手段之一。针对常规辨识方法在直升机/吊挂物这类高阶多体耦合系统建模的应用中容易出现频域数据相关性低、带宽窄、状态空间模型病态等问题,本文开展了适用于直升机/吊挂物耦合系统飞行动力学建模的频域辨识方法研究。首先,本文基于样例直升机/吊挂物耦合系统建立了线化的飞行动力学模型,并设计了增稳控制律,在Simulink中搭建了仿真试验平台开展了仿真飞行试验,得到了用于系统辨识建模和模型验证所需的飞行试验数据库。其次,本文建立了基于线性调频Z变换、复合分窗优化以及针对直升机/吊挂物耦合系统轴间解耦的改进频域非参数辨识方法,并对样例直升机/吊挂物耦合系统进行了频率响应函数辨识和验证。结果表明,本文所建立的非参数辨识算法计算精度较高,能够准确辨识直升机/吊挂物耦合系统的频率响应特性。接着,本文建立了一套综合了模型结构辨识以及基于最小二乘法和频域输出误差法的参数辨识方法,实现了传递函数模型以及状态空间模型的辨识。在此基础上进行了样例直升机/吊挂物耦合系统的传递函数和状态空间模型辨识和验证。结果表明本文建立的参数化模型辨识方法具有较高的辨识精度。最后,基于小型无人直升机开展了真实带吊挂飞行试验,并对试飞数据进行了分析和综合处理。基于本文建立的辨识算法进行了无人直升机/吊挂物耦合系统的非参数辨识以及状态空间模型参数辨识和验证。结果表明,本文所建立的辨识算法能够准确地辨识出小型无人直升机/吊挂物耦合系统的频响特性和参数化模型,具有较好的工程应用价值。
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