無人直升機(jī)自主飛行策略研究.pdf

1、無人直升機(jī)在軍事和民用領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景，高精度機(jī)理模型的辨識(shí)和自主飛行策略是其核心技術(shù)。本文的研究對(duì)象是一架單旋翼帶尾槳常規(guī)布局的輕型無人直升機(jī)，根據(jù)牛頓定律和動(dòng)量矩定理建立其動(dòng)力學(xué)全量運(yùn)動(dòng)方程;深入研究非線性系統(tǒng)辨識(shí)方法，并設(shè)計(jì)了增廣最小二乘支持向量機(jī);使用逆模解耦控制器進(jìn)行姿態(tài)控制，通過分環(huán)控制方式實(shí)現(xiàn)無人直升機(jī)的速度和位移控制;最后設(shè)計(jì)飛行試驗(yàn)，對(duì)所設(shè)計(jì)的自主飛行策略進(jìn)行實(shí)飛驗(yàn)證。
　　首先對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)描述，介

2、紹了機(jī)體坐標(biāo)系和地坐標(biāo)系，對(duì)無人直升機(jī)的主要部件進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)分析，建立六自由度運(yùn)動(dòng)模型。
　　針對(duì)無人直升機(jī)具有的強(qiáng)耦合和非線性特點(diǎn)，深入研究了BP網(wǎng)絡(luò)和最小二乘支持向量機(jī)這兩種非線性模型辨識(shí)方法;對(duì)最小二乘支持向量機(jī)的正則化參數(shù)和核函數(shù)基寬進(jìn)行分析，并將其加入到結(jié)構(gòu)參數(shù)的求解空間中，針對(duì)增廣求解空間中的這兩個(gè)參數(shù)，采用差分進(jìn)化算法進(jìn)行求解;采集穩(wěn)定懸停模態(tài)下的實(shí)際飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識(shí)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證增廣最小二乘支持向量機(jī)在非線性靜態(tài)模型

3、辨識(shí)精度上的優(yōu)勢(shì)。
　　無人直升機(jī)的飛行控制通過分環(huán)控制方式實(shí)現(xiàn)。內(nèi)環(huán)姿態(tài)模型采用逆模解耦方法實(shí)現(xiàn)線性化與解耦，逆模型通過增廣最小二乘支持向量機(jī)直接辨識(shí)得到，將逆模型串聯(lián)到姿態(tài)模型前構(gòu)成一個(gè)偽線性系統(tǒng);為了對(duì)控制系統(tǒng)的跟蹤性能和魯棒性進(jìn)行折中，設(shè)計(jì)帶柔化器的PID控制器，并對(duì)懸停模態(tài)下的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。
　　采集實(shí)際飛行數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，提取訓(xùn)練集和驗(yàn)證集;采用增廣最小二乘支持向量機(jī)對(duì)姿態(tài)逆模型進(jìn)行辨識(shí)，構(gòu)建逆模解耦控