关键词：
软翼无人机
数学模型
系统辨识
最小二乘法
控制算法
摘要：
软翼无人机是一种新型无人机,由柔性翼伞通过绳索悬挂带有动力发生装置的无人车构成。由于其结构简单、负载比重大且对起飞降落条件要求低,使之在某些任务执行方面具备了其他种类飞行器难以比拟的优势,这也使其在军用和民用领域都有着广泛的应用前景。但是,由于软翼无人机空气动力学平面柔性特征以及机体内部非刚性连接等特点,使之存在附加质量、柔性结构和内部相对运动,这给软翼无人机的深入研究带来很大障碍。目前,国外针对软翼无人机的研究在数学建模和飞行试验等方面已取得了初步进展。而国内则刚刚起步,较国外还有较大差距,在许多方面的研究都有待进一步深入。本文针对中国科学院沈阳自动化研究所自行研制的软翼无人机,对基于系统辨识的“灰箱”建模方法进行了研究,在得到辨识模型的基础上,用经典PID控制算法设计飞行控制器。从以下四部分对软翼无人机进行研究。首先,对软翼无人机进行机理建模,建立其六自由度运动方程,并通过解耦线性化、经过拉普拉斯变换后得到传递函数模型,为软翼无人机的模型辨识提供先验知识。其次,设计软翼无人机辨识实验,包括输入信号设计,采集原始飞行数据,并对飞行数据进行预处理。然后,基于机理建模的先验知识,利用最小二乘的辨识算法,辨识得到软翼无人机单通道数学模型,并用其它飞行数据进行模型交叉验证。最后,基于辨识得到的软翼无人机数学模型,用经典PID控制算法设计软翼无人机的纵向控制器与横侧向控制器,并进行数值仿真与航迹控制飞行仿真验证控制算法的有效性。
欢迎来到三峡大学图书馆！
