王斑, 詹浩, 黄晶

(西北工业大学 航空学院, 陕西 西安 710072)

0 引言

鸭式旋翼机翼无人机兼顾直升机和固定翼飞机的飞行特点,以直升机模式进行起飞、降落以及小速度前飞,以三翼面固定翼模式进行高速巡航[1]。为了兼顾直升机模式和固定翼模式的不同特性,中间旋翼机翼采用椭圆翼型。在飞行过程中,旋翼机翼与机身及后置平尾之间的干扰复杂,很难准确获得飞机的飞行力学模型。

通过传统的方法建立鸭式旋翼机翼无人机的飞行力学模型需要进行大量的测量和风洞试验,这将花费大量的人力、物力,因而是不经济的。为了满足无人机飞行控制系统的设计要求,系统辨识以其简洁、高效、低成本的特点成为传统建模思想的替代方法。并且,由于对无人机进行系统辨识易于开展、成本低廉,所以通过对无人机系统辨识的研究,也可以为其他飞行器飞行力学模型的系统辨识提供经验。

本文主要研究巡航状态下鸭式旋翼机翼无人机飞行力学模型的系统辨识方法。首先通过机理建模建立试验无人机的纵横向通道的参数化模型;然后进行扫频飞行试验,利用频域辨识技术从飞行数据中提取某个通道的线性模型,并从中获得关键参数的值;最后进行时域验证,通过比较模型预测数据和飞行试验数据表明,该模型很好地反映了无人机在巡航状态下的动态特性。该方法和纯机理建模相比,具有易工程化、工作点附近模型准确性高等优点,并且可以基于此模型进行飞行控制系统设计。……