无人机短周期飞行品质评估与在线优化方法

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1、第34卷第1期计算机仿真2017年1月文章编号：1006—9348(2017)0l一0079—05无人机短周期飞行品质评估与在线优化方法盛蔚1，刘志彬1．向建德2(1．北京航空航天大学，北京100083；2．77110部队，四川什邡618419)摘要：无人机飞行品质评估是采用科学和定量的手段对飞行性能进行评价。其准确性和可行性影响无人机整体优化的方向。一般飞行品质评估思路必须已知无人机复杂高阶模型和大量频域数据进行低阶等效拟配，计算量大，数据拟合精度低；再者多采用在线采集数据、离线处理和模型参数优化的方式，评估和性能优化效率低。选取已知输入

2、激励下无人机时域模型中简单且精度较高的纵向通道短周期模型为例，提出了一种在线采数，实时评估无人机纵向通道短周期飞行品质，并在线优化无人机纵向通道控制回路参数的时域准则和方法，计算量大大减小，对量化评估无人机飞行品质，高效优化无人机飞行性能有理论指导意义和工程实用价值。关键词：无人机；飞行性质；短周期；量化评估；在线优化中图分类号：V212．13文献标识码：BAMethodofUAVShortCycleFlightQualityEvaluationandOnlineOptimizationSHENGWeil，LIUZhi—binl，XIANG

3、Jian—de2(I．BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100083，China；2．77110Troops，ShifangSichuan618419，China)ABSTRACT：Theflightqualityevaluationofunmannedaerialvehicleadoptsascientificandquantitativemethodtoevaluateflightperformance，whoseaccuracyandfeasibilityinfl

4、uencethedirectionoftheglobaloptimizationofan-mannedaerialvehicle．Inthisarticle，takingthelongitudinalchannelshortcyclemodel，whichissimpleandhigh—precisionfromthetime—domainmathematicalmodelofUAVderivedbytheknowninput，asanexample，weputfor-wardacriterionandamethodwithlessamou

5、ntofcalculation，on-linedataacquisition，real-timeevaluationofUAVlongitudinalchannelshortcycleflightqualityandon—lineoptimizationforUAVlongitudinalchannelcontrolcircuitparameters，whichhassometheoreticalguidancemeaningandpracticalvalueforquantitativeevaluationandhigheffi-cien

6、cyoptimizationofUAVflightperformance．KEYWORDS：Unmannedaerialvehicle(UAV)；Flightquality；Shoacycle；Quantitativeassessment；On-lineopti·mization1引言无人机作为一种新型的航空器，受到军用和民用的青睐，与有人驾驶飞机相比。在任务载荷相同的前提下起飞重量更小，可承受的冲击过载更大，起降方式更灵活，航时设计更优化，飞行控制机动性更强，成本和风险更低。但是，近年来伴随井喷式的应用，无人机的事故率也在激增。主要原因之

7、一是缺乏对无人机飞行品质的科学量化评估．性能良莠不齐的无人机都可以随意飞行。可见，科学量化地评估无人机飞行品质并根据评估结果优化无人机性能参数．可以降低事故率．是确保无人机安全飞行与圆满完成任务的前提和基收稿日期：2016—03—16础[1]。可见光、红外、微波等成像类航空遥感载荷对无人机短周期飞行品质要求很高。本文基于传统有人机的飞行品质定义．选择对飞行品质和安全性影响较大的纵向通道短周期响应进行研究，同时纵向通道的相对独立性也为研究提供了很多便利。分析飞机的飞行品质时首先采用飞行力学中小扰动假设使模型方程线性化．获得无人机相互独立的纵向

8、和横向通道模型，其中独立的无人机纵向通道状态向量是由空速、迎角、俯仰角和俯仰角速率表征的组合，传递函数的特征多项式具有两个二次因式之积的形式，分别对应长周期和短周期模态。其中短周