本發(fā)明專利技術公開了一種基于可調參數(shù)最大信息量準則的飛行器建模方法，用于解決現(xiàn)有的最大信息量準則導致飛行試驗給出的氣動模型和參數(shù)正確性差的技術問題。技術方案是通過在最大信息量準則引入可調參數(shù)，根據(jù)不同飛行器的飛行試驗因素修正建模準則；對測量方差估計Rj和Rj+1的U-D分解，得到了標量模型選擇判別式。便于直接根據(jù)飛行試驗數(shù)據(jù)建立飛行器氣動力、力矩模型，避免了最大信息量準則由于固定參數(shù)個數(shù)增量導致飛行試驗得到氣動模型和參數(shù)不正確的技術問題。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種飛行器建模方法，特別是涉及一種。
技術介紹
根據(jù)飛機氣動模型和參數(shù)不僅可以確定飛機的操縱穩(wěn)定性，還可為地面和空中仿真器提供正確的數(shù)學模型；驗證飛機氣動參數(shù)的風洞實驗和理論計算結果；為飛機控制系統(tǒng)的設計和改進提供基本數(shù)據(jù)；鑒定定型飛機的飛行品質；研究高性能飛機的飛行品質；進行飛機失事的事故分析等等；準確地建立飛機數(shù)學模型問題與通過基本定律、定理等機理建模的理論方法截然不同，主要根據(jù)實驗所得的輸入和輸出數(shù)據(jù)建立模型，其基本理論依據(jù)為非線性系統(tǒng)辨識學和非線性飛行動力學；當飛機作小迎角小擾動飛行時，氣動力和 力矩?？梢杂门_勞級數(shù)展開取一次項，即Bryan模型表示。當馬赫數(shù)、高度一定時，這一模型是線性定常模型，此模型因為形式簡單而一直沿用至今，成為氣動數(shù)學模型的基石；采用這種模型，飛行器系統(tǒng)辨識就成了對已知數(shù)學模型的系統(tǒng)參數(shù)估計了 ；現(xiàn)代戰(zhàn)斗機、戰(zhàn)術導彈在作戰(zhàn)時需要較大機動、過失速甚至尾旋，其迎角可以從十幾度、幾十度直至一百多度，已不能采用線性模型；飛機大迎角形成的脫體渦、分離渦所引起的非定常下洗流場、使得定常模型也不能再適用了。研究在大迎角下飛行器的非定常、非線性氣動模型已成為當前飛機研制的迫切需要的問題。然而，非線性氣動力的辨識異常復雜，它是一般的非線性系統(tǒng)辨識問題，輸入量與狀態(tài)之間的函數(shù)關系很難確定，需要對模型進行辨識；模型辨識的關鍵是建模判據(jù)和優(yōu)選算法，對于給定的結構形式，應用建模判據(jù)來確定模型的最優(yōu)階數(shù)并從侯選模型中選出最優(yōu)模型；由于實測數(shù)據(jù)含有噪聲，建模判據(jù)不能僅僅考察對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的擬合誤差大小，而且綜合考慮其它因素，否則將會使模型不正確；通常，建模判據(jù)應能使優(yōu)選出的模型具有以下特點1.模型很好地擬合現(xiàn)有飛行數(shù)據(jù)；2.模型各項有明顯的物理意義；3.模型能預測類似條件下的實測數(shù)據(jù)；4.在性能相當?shù)臈l件下階次最低；最常用的模型辨識方法是逐步回歸法，其原理是逐項將影響顯著性的預報因子選入，并將影響小的因子剔除，建立回歸方程的方法；這一方法計算簡單、比較實用；但這一方法有兩個明顯的缺點一是選擇標準由人而定，而且沒有給出結果的可信度；二是誤差積累大，容易漏選和誤選；為此，人們對要求較高的飛行器模型辨識問題常常采用最大信息量準則AIC方法，但是該方法處理速度慢，信噪比較小時模型辨識精度差；由于在非線性情況下，只能對飛機非線性方程進行數(shù)值積分，進行靈敏度矩陣計算和迭代計算，從而使計算的復雜程度和計算量比線性估計高得多，同時也使模型輸出與實驗數(shù)據(jù)之間的擬合變得更加困難，固定參數(shù)個數(shù)增量的最大信息量準則常常會導致飛行試驗給出的氣動模型和參數(shù)不正確。
技術實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有最大信息量準則導致飛行試驗給出的氣動模型和參數(shù)正確性差的不足，本專利技術提供一種。該方法通過引入可調參數(shù)對最大信息量準則進行修正，得到了新的模型辨識判據(jù)，由新判據(jù)建立了指數(shù)建模，直接可以用于飛行器的飛行試驗建模，可以避免根據(jù)飛行試驗建立和驗證飛行器大迎角模型存在的技術問題。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種，其特點是包括以下步驟步驟一、飛行試驗待確定的飛行器候選模型的狀態(tài)方程為權利要求1. 一種，其特征在于包括以下步驟 步驟一、飛行試驗待確定的飛行器候選模型的狀態(tài)方程為全文摘要本專利技術公開了一種，用于解決現(xiàn)有的最大信息量準則導致飛行試驗給出的氣動模型和參數(shù)正確性差的技術問題。技術方案是通過在最大信息量準則引入可調參數(shù)，根據(jù)不同飛行器的飛行試驗因素修正建模準則；對測量方差估計Rj和Rj+1的U-D分解，得到了標量模型選擇判別式。便于直接根據(jù)飛行試驗數(shù)據(jù)建立飛行器氣動力、力矩模型，避免了最大信息量準則由于固定參數(shù)個數(shù)增量導致飛行試驗得到氣動模型和參數(shù)不正確的技術問題。文檔編號G06F17/50GK102938002SQ20121038551公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權日2012年10月11日專利技術者史忠科 申請人:西北工業(yè)大學本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種基于可調參數(shù)最大信息量準則的飛行器建模方法，其特征在于包括以下步驟：步驟一、飛行試驗待確定的飛行器候選模型的狀態(tài)方程為x·(t)=f{f0[x(t),Ω0],f1[x(t),θ1],...,fq[θq,x(t)],t}---(1)觀測方程為y(t)=g[x(t),Ω,t]=g{g0[x(t),Ω0],g1[x(t),θ1],...,gq[θq,x(t)],t}---(2)z(tk)=y(tk)+v(k)---(2)(1)、(2)式中，x(t)為n維狀態(tài)向量；y(t)為m維觀測向量；f{f0[x(t)，Ω0]，f1[x(t)，θ1]，...，fq[θq，x(t)]，t}、g{g0[x(t)，Ω0]，g1[x(t)，θ1]，...，gq[θq，x(t)]，t}為表達式已知的待確定模型結構函數(shù)，f0[x(t)，Ω0]、g0[x(t)，Ω0]為根據(jù)物理概念必須選入的模型，fi[x(t)，θi]、gi[x(t)，θi]（i＝1，2，…，q)為候選模型，z(tk)為在tk時刻對y(tk)的測量值；Ω為未知維數(shù)的參數(shù)向量，Ω0為已知維數(shù)的參數(shù)向量；v(k)為測量噪聲，假定方差為Rk的零均值高斯白噪聲；fi[x(t)，θi]、gi[x(t)，θi](i＝1，2，…，q)是否在模型中出現(xiàn)及Ω0、θi(i＝1，2，…，q)的取值需要辨識，q為已知的候選模型個數(shù)；通常對飛行器的模型結構準確度要求較高，本專利技術給出以下可調參數(shù)最大信息量準則VAIC：VAIC＝？2lnL+2ap，？？？？？？？？？？？？？？？？(3)式中，L為極大似然函數(shù)：p為模型中獨立參數(shù)的個數(shù)，且a為修正最大信息量準則中的可調參數(shù)，根據(jù)不同飛行器、測量儀器、試驗條件、數(shù)據(jù)長度和實際確定，lnL=-12Σk=1NvT(k)Rk-1v(k)-12Nln(1NΣk=1N|Rk|)+const---(4)，const為常數(shù)，N為數(shù)據(jù)長度，ln為自然對數(shù)符號；在實施過程中，取其中：dem為模型中獨立參數(shù)的個數(shù)，m為觀測向量維數(shù)，N為數(shù)據(jù)長度，ln為自然對數(shù)符號；步驟二、根據(jù)假定f0[x(t)，Ω0]、g0[x(t)，Ω0]、Ω0＝Ω0已經(jīng)通過優(yōu)選算法選入模型，并由以下算法迭代計算得到：令j＝0，1，2，…，q，假定fj[x(t)，θj]、gj[x(t)，θj]、Ωj已經(jīng)選入模型，按照以下方式選擇其它候選模型：求(4)式極大值，迭代計算：ΔΩj=Aj-1bj---(5)以及Rj=1NΣk=1Nvj(k)vjT(k),vj(k)=z(tk)-g[x(tx),Ωj,tk]---(6)(5)、(6)式中：ΔΩj=Ωj-Ω^j,bj=Σk=1N(∂y∂ΩjT)TRj-1[z(tk)-y(tk)],Aj=Σk=1N(∂y∂ΩjT)TRj-1∂y∂ΩjT=BjTPj-1Bj,BjT=[(∂y(t1)∂ΩjT)T,(∂y(t2)∂ΩjT)T,...,(∂y(tN)∂ΩjT)T]Pj-1=diagRj-1,Rj-1,···Rj-1,設Ωj+1=Ωjθj+1,？？？？θj+1的選入或剔除條件為：當|Rj|/|Rj+1|>e2aN---(7)時，θj+1、fj+1[x(t)，θj+1]、gj+1[x(t)，θj+1]選入模型，且Ωj+1=Ωjθj+1;否則剔除fj+1[x(t)，θj+1]、gj+1[x(t)，θj+1]候選項，且Ωj+1＝Ωj；(7)式中：Rj=1NΣk=1Nvj(k)vjT(k),Rj+1=1NΣk=1Nvj+1(k)vj+1T(k),vj(k)＝z(tk)？g[x(tk)，Ωj，tk]，vj+1(k)＝z(tk)？g[x(tk)，Ωj+1，tk]；步驟三、由于飛行器測量向量y的維數(shù)m較大，采用Gram？Schmi...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：史忠科，
申請(專利權)人：西北工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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