【摘 要】
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四旋翼飞行器由于结构简单、灵敏度高和操作简单等特点,在军用领域和民用领域都有广阔的发展前景。为了实现在复杂飞行环境下越障飞行,需对飞行器进行最优轨迹规划,并进行轨迹跟踪仿真。实时轨迹跟踪需要快速解算飞行动力学模型。系统辨识建模的计算速度优于机理建模,所以本论文在机理模型的基础上,建立了飞行动力学辨识模型,用于实时轨迹跟踪。本文的主要研究内容如下:首先,采用A*算法对障碍物空间进行路径优化并将路径分
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四旋翼飞行器由于结构简单、灵敏度高和操作简单等特点,在军用领域和民用领域都有广阔的发展前景。为了实现在复杂飞行环境下越障飞行,需对飞行器进行最优轨迹规划,并进行轨迹跟踪仿真。实时轨迹跟踪需要快速解算飞行动力学模型。系统辨识建模的计算速度优于机理建模,所以本论文在机理模型的基础上,建立了飞行动力学辨识模型,用于实时轨迹跟踪。本文的主要研究内容如下:首先,采用A*算法对障碍物空间进行路径优化并将路径分段。研究系统的微分平坦特性,基于微分平坦理论和七阶多项式曲线进行轨迹规划。设计三种不同类型的障碍物空间,并在障碍物空间内规划出最优轨迹。其次,根据机理建模在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建非线性飞行动力学模型,基于小扰动假设得到状态空间模型。机理建模为系统辨识建模提供模型结构、阶数和参数物理意义等先验知识。再次,设计飞行试验和输入激励,对飞行试验数据进行处理。采用7点二阶差分前推算法识别和剔除野值,采用拉格朗日内插公式补正野值,采用5点三阶多项式中心平滑法进行数据平滑处理,采用滤波器对数据进行滤波处理,采用数据相容性检测判断数据有效性。最后,采用EKF算法和RLS算法辨识模型参数,并用Cramer-Rao边界和参数不敏感度对参数辨识结果进行精度分析。用飞行试验数据验证辨识算法辨识状态空间模型参数的准确性,实现高置信度轨迹跟踪仿真验证。
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