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)理模型的辨識和自主飛行策略是其核心技術(shù)。本文的研究對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)牛頓定律和動量矩定理建立其動力學(xué)全量運(yùn)動方程;深入研究非線性系統(tǒng)辨識方法，并設(shè)計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)控制方式實現(xiàn)無人直升機(jī)的速度和位移控制;最后設(shè)計飛行試驗，對所設(shè)計的自主飛行策略進(jìn)行實飛驗證。
　　首先對研究對象進(jìn)行詳細(xì)描述，介

2、紹了機(jī)體坐標(biāo)系和地坐標(biāo)系，對無人直升機(jī)的主要部件進(jìn)行空氣動力學(xué)分析，建立六自由度運(yùn)動模型。
　　針對無人直升機(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方法;對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，針對增廣求解空間中的這兩個參數(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)下的實際飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識實驗，驗證增廣最小二乘支持向量機(jī)在非線性靜態(tài)模型

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