無人直升機自主飛行策略研究.pdf

1、無人直升機在軍事和民用領域中有著廣闊的應用前景，高精度機理模型的辨識和自主飛行策略是其核心技術。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，根據牛頓定律和動量矩定理建立其動力學全量運動方程;深入研究非線性系統(tǒng)辨識方法，并設計了增廣最小二乘支持向量機;使用逆模解耦控制器進行姿態(tài)控制，通過分環(huán)控制方式實現(xiàn)無人直升機的速度和位移控制;最后設計飛行試驗，對所設計的自主飛行策略進行實飛驗證。
　　首先對研究對象進行詳細描述，介

2、紹了機體坐標系和地坐標系，對無人直升機的主要部件進行空氣動力學分析，建立六自由度運動模型。
　　針對無人直升機具有的強耦合和非線性特點，深入研究了BP網絡和最小二乘支持向量機這兩種非線性模型辨識方法;對最小二乘支持向量機的正則化參數和核函數基寬進行分析，并將其加入到結構參數的求解空間中，針對增廣求解空間中的這兩個參數，采用差分進化算法進行求解;采集穩(wěn)定懸停模態(tài)下的實際飛行數據進行辨識實驗，驗證增廣最小二乘支持向量機在非線性靜態(tài)模型

3、辨識精度上的優(yōu)勢。
　　無人直升機的飛行控制通過分環(huán)控制方式實現(xiàn)。內環(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直接辨識得到，將逆模型串聯(lián)到姿態(tài)模型前構成一個偽線性系統(tǒng);為了對控制系統(tǒng)的跟蹤性能和魯棒性進行折中，設計帶柔化器的PID控制器，并對懸停模態(tài)下的控制系統(tǒng)進行仿真實驗。
　　采集實際飛行數據并進行預處理，提取訓練集和驗證集;采用增廣最小二乘支持向量機對姿態(tài)逆模型進行辨識，構建逆模解耦控