旋翼飞行器飞行动力学系统辨识建模算法

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1、第43卷第3期2011年6月南Journalof京航空航天大学学报NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics旋翼飞行器飞行动力学系统辨识建模算法宋彦国孙涛(南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室，南京，210016)V01．43No．3Jun．2011摘要：描述了旋翼飞行器飞行力学模型的系统辨识建模算法，从旋翼飞行器飞行动力学建模的共性问题入手，首先采用机理建模的方法分析了旋翼飞行器主要气动部件所受气动力。考虑旋翼挥舞运动对旋翼飞行嚣飞行动力学特性的影响，建立了旋翼飞行器的飞行力学系统辨识参数

2、化模型集。其次以子空间方法辨识初始飞行动力学模型，采用加权频域预报误差法获得最优模型的两步辨识方法解决旋翼飞行器这一非线性不稳定．多输入一多输出系统辨识问题，且所辨识模型与机理模型具有相同的结构。最后对样例直升机的悬停飞行状态模型辨识进行了数值与试飞试验验证，表明了方法的有效性。关键词：飞行动力学；系统辩识；旋翼飞行器；子空间法；预报误差法中围分类号：V212．4文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)03—0387—06SystemIdentificationModelingofRotorcraftFlightMechani

3、csSongYanguo，SunTao．(ScienceandTechnologyonRotorcraftAeromechanicsLaboratory，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Basedoncommoncharacteristicsofrotorcraftflightmechanicsmodeling，theoriesandalgo—rithmofmodelidentificationarestudied．First

4、ly，byusingmechanismmodelingmethodandconsideringbladesflapping，theparameteridentificationmodelgroupisestablished．Secondly，inordertosolvemultiinputandoutputsystemidentificationproblems，atwostepidentificationmethodisproposed．Iti．dentifiestheinitialmodelbysubspaceidentificatio

5、nmethodandthentheoptimizedmodelbyfrequencypredictionerrormethod．Finally，withthistWO—stepidentificationmethod，thesimulationandflighttestsareconductedtoidentifytheexamplehelicopterflightmechanicsmodelinthehoverstate．There—suitshowsthatthemethodiSeffectiveandaccurate．Keywords

6、：flightdynamics；systemidentification；rotorcraft；subspacemethod；predictionerrormethod20世纪80年代，欧洲的航天研究和发展咨询委员会成立了研究机构，为高带宽飞控系统设计、飞行品质评估、现有旋翼飞行器的升级／改进、降低试验测试费用等目的提供高精度的模型，开展旋翼飞行器系统辨识方法和应用研究口]。美国也对直升机飞行力学模型辨识开展了研究，并在研究中引入旋翼桨叶的挥舞、摆振、扭转以及发动机动特性等影响直升机飞行力学特性的因素。他们采用基于频响辨识的频域方法，开发了

7、一套旋翼飞行器系统辨识软件CIFER，并成功地辨识了包括UH一60，CH一47，BO一105，AH一64D直升机以及VX一15倾转旋翼机的飞行力学模型[2巧]。目前，他们已经将这些辨识结果用于飞行控制律综合设计与优化软件coN—DUIT当中[6]。我国开展相关研究较晚，但借鉴国外先进技术也有相关文献发表[7．9]。本文从旋翼飞行器的飞行动力学建模的共性基金项目：国家自然科学基金(60705034)资助项目。收祸日期：2010—11—16；修订Et期：2011—02—21通讯作者：宋彦国，男，副教授，1973年生，E—mail：songyg@

8、nuaa．edu．cn。388南京航空航天大学学报第43卷问题出发，首先由旋翼飞行器所包含的旋翼、机身、平尾、垂尾、尾桨的气动力讨论人手，建立旋翼飞行器的系统辨识参数化模型集，然