小型无人直升机横纵向模型参数辨识方法

针对小型无人直升机具有多变量、非线性和强耦合的特点,提出一种基于参数辨识的横纵向通道动力学建模方法.该方法根据直升机小扰动运动学方程和小型无人直升机空气动力学特点,推导了小型无人直升机横纵向通道动力学模型.在悬停条件下通过对模型进行简化,得到小型无人直升机横纵向通道待辨识线性耦合模型.根据飞行实验数据,通过采用多变量最小二乘方法估计出该耦合模型的未知参数.模型预测数据和实际飞行数据的比较结果表明,所建模型能充分反映该小型无人直升机在悬停状态下的横纵向通道动力学特性,具有较高精度且结构相对简单,可作为自主飞行控制器设计的参考模型.     

基于GA 的小型无人直升机航向模型进化辨识

分析了小型无人直升机的航向模型结构,建立了结构可变的用分式形式表示的参数化传递函数模型． 设计了一种基于遗传算法（GA）的方法对所建模型结构进行辨识,可同时得到系统模型结构和参数．基于安全性和 方便性考虑,制作了一款地面飞行实验台架,采集和预处理了用于辨识和验证的实验数据．最后根据辨识结果说明 了所用算法的可行性．     

基于预测误差法小型无人直升机系统辨识

小型无人直升机是一个复杂的非线性系统.为了真正实现小型无人直升机的自主飞行,须对其进行数学建模.本文重点分析了Raptor90小型无人直升机悬停时横、纵向通道的输入输出关系,通过严格推导得到横、纵向通道通的参数化模型.通过试验采集得到输入输出数据,利用基于预测误差法的输出误差模型进行系统辨识.模型预测数据与实际飞行实验室数据的比较表明,所建模型很好的反映了小型无人直升机在悬停状态下的动力学特性,可在该状态下基于此模型进行飞行控制器的设计.     

小型无人直升机纵横角动态耦合辨识建模

针对小型无人直升机耦合建模问题提出了一种频域解耦辨识建模方法,该方法通过处理针对耦合辨识的实验数据得到指定频域范围内被辨识耦合的频域特性,对频域特性进行拟合从而获得耦合模型.提出了适用于多输入输出(MIMO)系统的频域特性计算方法,定义了一种复合相干函数并证明其能够用于表达在耦合通道辨识中输入输出的相关性.基于该方法,对一种小型无人直升机在悬停状态的纵横角动态耦合模型进行了辨识,并将耦合模型加入到直升机仿真模型中考察其对模型预测精度的影响.模型预测输出与实际输出的比较表明,相较于普通模型,考虑了耦合动态的仿真模型能够更为精确地预测实际输出.     

基于最小二乘与自适应免疫遗传算法的小型无人直升机系统辨识

针对小型无人直升机不稳定、强耦合、非线性的特点,建立了小型无人直升机悬停状态下飞行动力学模型.设计了一种基于最小二乘与自适应免疫遗传算法(LS-AIGA)的辨识算法,根据辨识实验的需要研制了机载微小型导航、制导与控制系统(MGNC).利用飞行实验数据,根据本文的辨识算法,对所建立模型中未知参数进行了辨识.最后对得到的模型进行了验证与分析,结果表明模型辨识数据与真实飞行实验数据匹配较好,所建立模型能够反映小型无人直升机动力学特性.     

一种小型无人直升机自主起飞控制方法

针对小型无人直升机(Small-scale unmanned helicopter, SUH) 起飞过程中过度依赖于地面飞行手的问题, 提出了一种基于经验知识与系统辨识的自主起飞控制方法. 首先, 通过研究专业飞行手手动操纵小型无人直升机起飞过程中高度与油门、总距舵量等信息的对应关系, 分析了利用学习飞行手的操纵行为实现小型无人直升机自主起飞的可行性, 并设计了小型无人直升机自主起飞控制流程. 引入了安全高度及变增益控制以提高自主起飞过程中的飞行安全性能, 利用不完全微分控制方法抑制了微分高频噪声. 其次, 为了获取自主起飞过程中控制参数, 采用自适应遗传算法对小型无人直升机动力学模型进行了辨识, 在动力学模型的基础上进一步辨识得到了飞行控制参数. 最后, 通过在小型无人直升机平台进行的实际飞行实验, 验证了本文方法的有效性.     

小型无人直升机模型辨识数据处理方法研究

针对小型无人直升机模型频域辨识过程中的姿态角速率测量误差,提出了一种飞行数据处理方法。该方法采用飞行试验扫频测试技术,确保激励信号能够满足不同频段下模型辨识对飞行数据的需求;设计基于有色噪声的卡尔曼滤波器以降低紊流风场对飞行测量数据的影响,同时,对飞行测量数据使用数据预处理的方法以剔除测量噪声、野值、直流成分和低频分量。在小型无人直升机系统各通道中进行验证,验证结果表明,所提出的飞行数据处理方法能够满足小型无人直升机模型辨识对姿态角速率数据精度的要求,为精确建模提供了较高质量的飞行数据。     

小型无人直升机姿态非线性鲁棒控制设计

本文针对小型无人直升机的姿态控制问题,通过系统参数辨识,获得了较为准确的无人直升机姿态动力学模型.并根据无人直升机的动态特性,设计了基于神经网络前馈与滑模控制的非线性鲁棒姿态控制律,该控制律对直升机模型的先验知识要求较低.利用基于Lyapunov的分析方法证明,设计的控制律能够实现对无人直升机姿态角的半全局指数收敛镇定控制,并能确保闭环系统的稳定性.基于姿态飞行控制实验平台的实时飞行控制实验结果表明,提出的控制设计取得了很好的姿态控制效果,并对系统不确定性和外界风扰动具有较好的鲁棒性.     

无人直升机横向角运动模型在线辨识方法

针对无人直升机挥舞角不可测问题,对横向角运动模型在直升机动态范围较低的情况下简化;应用卡尔曼滤波方法在线估计模型参数;针对实验条件下直升机模型参数慢变的特点,设状态转移阵为1,并扩展了卡尔曼滤波方程的量测向量和观测阵。与工程中常用的递推最小二乘法相比较,说明此方法收敛速度快、抗干扰能力强;用短期迭代预测精度表征每一时刻的参数辨识精度,这一表征方法更适用;利用频率-精度分布图分析了模型精度随频率变化的情况,并说明了这一变化的原因;仿真结果证明此方法在低动态下十分有效,适用于工程中普遍采用的单通道串级控制器设计方案。     

小型无人驾驶直升机动力学模型辨识仿真研究

获得足够精确的动力学模型．对于小型无人驾驶直升机这种MIMO控制系统研究具有重要的意义。文中研究了直升机模型辨识方法,将子空间辨识算法运用于直升机动力学模型的辨识,并对模型直升机的垂直——偏航耦舍运动方程进行了辨识,得到了较为精确的结果,通过和PEM算法进行比较,显示该算法适合模型直升机系统辨识。     

小型无人直升机的数学建模与仿真

小型无人直升机是一个复杂的非线性系统.为了真正实现小型无人直升机的自主飞行,须对其进行精确的数学建模.本文以Raptor90小型无人直升机为研究平台,综合考虑了直升机在不同飞行模态下的飞行特性,利用基于叶素理论的积分算法,对直升机进行非线性建模,并对所建模型进行数值仿真.仿真结果表明,所建模型能够较好的反应直升机的动态响应特性,所建模型具有较高精度,可基于此模型进行飞行控制器的设计.     

小型无人直升机的纵向横向解耦优化控制

论文根据小型无人直升机的机理建立了数学模型,并在悬停状态下近似线性化,运用Matlab的非线性控制工具箱(NCD)设计了具有很强鲁棒性的控制器,实现了对于小型无人直升机的纵向和横向的解耦控制,仿真结果证明了方法的有效性。     

微小型无人直升机建模与姿态控制

建立了微小型无人直升机数学模型,并采用误差预报法进行参数辨识,获得了较高精度的数学模型。应用H_∞回路成形鲁棒控制方法设计了微小型无人直升机姿态控制器,并进行了频域分析,开环控制系统的成型效果良好。在模型浮动20%条件下进行仿真,结果表明控制系统具有较强的鲁棒性。飞行试验获得了良好的控制效果,验证了建模与控制器设计方法的可行性和有效性。     

小型无人直升机着陆高度单目视觉测量方法

针对小型无人直升机自主降落过程中姿态发生变化和非差分GPS高程精度不高的情况,研究了一种基于单目视觉的小型无人直升机离地高度测量方法,用于提高自主降落的品质。在机体姿态角已知的情况下,识别提取降落图标中相互平行的特征直线段,并根据机载摄像头投影模型,实时求解机体降落过程中的离地高度。在测量系统上进行了实体实验,验证了所提出的方法,实验结果表明:该方法特征识别率高,在机体平面与地面存在倾角时,输出结果的实时性与准确性亦均能满足小型无人直升机自主降落要求。     

微小型无人直升机组合导航系统数据融合的研究

文章在考虑微小型无人直升机的特点及对导航定位系统的需求的基础上,对MIMU和GPS进行了合适的选型,设计了以DSP为核心的组合导航定位系统及其系统的数据同步电路;根据MIMU和GPS所提供的位置和速度的误差值,文章建立了闭环反馈控制的间接卡尔曼滤波器的方法进行数据融合;运用MATLAB的DSP数字信号处理工具进行仿真,实验仿真结果表明,文章所采用的组合导航系统较单一导航系统在控制精度和可靠性上有明显提高。     

小型无人直升机反步自适应控制

针对具有强非线性、高度耦合以及参数不确定性特点的小型无人直升机系统,提出一种基于小脑模型关节控制器（Cerebellar Model Articulation Control,CMAC）神经网络的自适应反步控制方法,该方法采用小脑模型关节控制器神经网络在线学习系统不确定性以及反步控制中各阶虚拟控制量的导数信息,设计鲁棒控制项克服CMAC神经网络在线学习系统不确定性的误差,控制律由反步法回归递推得到。仿真结果表明,在模型参数不确定和存在较大误差的情况下,所设计的控制律具有理想的姿态跟踪性能以及良好的鲁棒性。     

MIMO系统参数集员辨识的优化算法

在噪声瞬时有界的情况下，提出了多输入多输出系统参数集员辨识的两种优化算法，这两种优化算法具有识别冗余数据的能力，而且与最小二乘方法相比具有更好的性能，文中的仿真例子验证了上述结果。     

小型无人直升机自主控制系统介绍

介绍了一种小型无人直升机的自主控制系统,该系统可以实现小型无人直升机的自主姿态控制、任务规划、视频图像处理等功能,具有模块化程度高、成本低等优点。系统分为机载部分和地面站部分,机载部分负责飞机姿态控制,地面站部分负责任务规划及图像处理。机载部分各模块之间采用双余度总线通讯,可有效提高通讯可靠性。     

多输入多输出系统参数的集员辨识

本文讨论了多输入多输出系统参数的集员辨识。在系统动态噪声功率有界的假定下导出了ＭＩＭＯ系统参数的成员集合是个椭球，证明在一定条件下椭球趋向于一点。文中的仿真例子验证了上述结果。     

小型无人直升机悬停状态自适应模糊PID控制器设计

小型遥控直升机在实际应用中主要是完成航拍,为了实现小型直升机水平姿态的自动平衡,将其升级为无人直升机.针对小型直升机的降阶模型,提出了一种便于单片机实现的、针对悬停作业时小型无人直升机自适应模糊PID控制器的设计方法,能对PID参数进行动态整定,实现无人直升机悬停状态时水平姿态的平衡,仿真实验表明,自适应模糊PID控制器的动态性能好、稳态精度高、鲁棒性较强,宜适用于小型无人直升机的增稳控制.