無人直升機(jī)自主飛行控制方法研究.pdf

1、無人直升機(jī)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(jī)理模型以及研究其自主飛行控制是無人直升機(jī)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(jī)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(jī)的全量運(yùn)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(jī)的姿態(tài)模型;然后設(shè)計(jì)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(jìn)行姿態(tài)控制;最后進(jìn)行了飛行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)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(jī)機(jī)理模型，介紹了機(jī)體坐標(biāo)系和地面坐標(biāo)系等相關(guān)知識，對無人直升機(jī)的主旋翼、尾槳等部件進(jìn)行了空氣動力學(xué)分析，建立無人直升機(jī)全量運(yùn)動方程。
　　針對無人直升機(jī)復(fù)雜的強(qiáng)耦合、非線性、時變等特點(diǎn)，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(jī)懸停狀態(tài)下的模型，檢驗(yàn)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(yàn)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(jī)的自主飛行控制系統(tǒng)采用多回路串級控制的方式實(shí)現(xiàn)。內(nèi)環(huán)姿態(tài)控制是無人直升機(jī)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(jì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型預(yù)測控制器，實(shí)現(xiàn)無人直升機(jī)的姿態(tài)控制。
　　采集無人直升機(jī)的實(shí)際飛行數(shù)據(jù)并對其進(jìn)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(yàn)證集進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識;用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識出來