直升机飞行力学模型系统辨识技术研究

摘要

直升机飞行动力学系统辨识建模与机理建模相比，模型置信度高，适用于直升机飞行品质评估与设计、飞行控制律仿真与验证，对直升机总体以及飞控系统设计具有重要意义。论文以直升机为研究对象，开展直升机试飞试验数据处理、非参数化系统辨识与参数化系统辨识技术研究，得到了某直升机飞行动力学辨识模型，并以此方法为基础开发了一套实用的直升机飞行动力学系统辨识软件。
　　论文首先针对直升机飞行试验数据信噪比低、轴间耦合强等特点，研究了飞行试验数据相容性检测、重构和滤波等预处理技术，有效消除了试验数据误差，提高了飞行试验数据的质量；其次，采用线性调频变换技术以及改进的谱估计技术，实现飞行试验数据的轴间解耦，并提出复合分窗方法提高了频率响应精度，然后，辨识得到了非参数化系统辨识模型；再次，基于最小二乘法和预报误差法辨识了直升机飞行动力学模型传递函数阵，以此为基础结合状态子空间法、预报误差法和机理建模先验知识得到了物理意义明确的直升机状态空间飞行力学模型，并用UH60仿真数据对辨识方法进行了验证；最后，基于MATLAB开发了一套具有良好交互性的图形化系统辨识软件，并用XV15的飞行试验数据对软件进行测试验证，将软件的辨识结果与NASA频域综合辨识软件CIFER进行对比，结果表明精度相当，证明了本文理论、方法的可行性和软件的实用性。