無人直升機自主飛行控制方法研究.pdf

1、無人直升機在軍事和民用領(lǐng)域中都擁有著十分廣泛的應(yīng)用前景，辨識出高精度的機理模型以及研究其自主飛行控制是無人直升機的核心技術(shù)。本文以一架常規(guī)布局的單旋翼帶尾槳的微小型無人直升機為研究對象，首先由牛頓第二定律和動量矩定理建立出無人直升機的全量運動學(xué)方程;其次深入研究了非線性系統(tǒng)的辨識方法，采用基于遺傳算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法辨識無人直升機的姿態(tài)模型;然后設(shè)計基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性模型預(yù)測控制算法對其進行姿態(tài)控制;最后進行了飛行實驗，驗證本文

2、提出的自主飛行控制方法的有效性。
　　論文首先建立無人直升機機理模型，介紹了機體坐標(biāo)系和地面坐標(biāo)系等相關(guān)知識，對無人直升機的主旋翼、尾槳等部件進行了空氣動力學(xué)分析，建立無人直升機全量運動方程。
　　針對無人直升機復(fù)雜的強耦合、非線性、時變等特點，深入研究了非線性模型辨識的方法;采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識出無人直升機懸停狀態(tài)下的模型，檢驗BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識方法的精度。針對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容易陷入局部最優(yōu)解且收斂速度較慢的問題，采用遺傳算法

3、訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，驗證基于遺傳算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識效果優(yōu)于傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
　　無人直升機的自主飛行控制系統(tǒng)采用多回路串級控制的方式實現(xiàn)。內(nèi)環(huán)姿態(tài)控制是無人直升機自主飛行控制的核心，決定速度控制和位置控制的優(yōu)劣。在懸停模態(tài)下設(shè)計基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型預(yù)測控制器，實現(xiàn)無人直升機的姿態(tài)控制。
　　采集無人直升機的實際飛行數(shù)據(jù)并對其進行插值、濾波等預(yù)處理，預(yù)處理后的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集和驗證集進行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識;用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識出來