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優(yōu)偉斯公司研發(fā)中心高級經(jīng)理劉星宇為你介紹氣動參數(shù)辨識技術(shù)如何助力無人機研發(fā)

發(fā)布日期:2016-10-25??來源:UAS無人驅(qū)我要投稿我要評論
今天為您奉上上海優(yōu)偉斯智能系統(tǒng)有限公司研發(fā)中心高級經(jīng)理劉星宇的發(fā)言。該發(fā)言為2016UAS大會現(xiàn)場速記資料,未經(jīng)本人核對審核。

優(yōu)偉斯公司研發(fā)中心高級經(jīng)理劉星宇為你介紹氣動參數(shù)辨識技術(shù)如何助力無人機研發(fā)

優(yōu)偉斯智能系統(tǒng)有限公司研發(fā)中心高級經(jīng)理劉星宇

劉星宇畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)無人機設(shè)計專業(yè)博士,長期從事飛行器性能和品質(zhì)、飛行控制和飛行安全方面的研究。劉星宇的題目是氣動參數(shù)辨識技術(shù)在無人機研發(fā)中的應(yīng)用。


1 氣動動參數(shù)辨識技術(shù)簡介

對于我們獲得傳統(tǒng)氣動參數(shù)來講,有一些方法:風(fēng)洞實驗、估算、CFD計算等估算方法。隨著現(xiàn)代飛行傳感器的發(fā)展以及飛行技術(shù)的發(fā)展,還有系統(tǒng)辨識技術(shù)的發(fā)展,我們最近二十年左右通過試飛獲取飛機的氣動參數(shù)越來越普遍,國內(nèi)西工大、南航、北航以及航天十一院、中航工業(yè)試飛院、商飛都做了大量工作。

氣動參數(shù)辨識概念很多,根據(jù)自己的理解寫了一條,利用飛機在飛行試驗過程中測量的操縱和狀態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù),采用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法,對飛機的氣動參數(shù)進行辨識的技術(shù)。

首先要知道飛機的重量重心、慣量特性、一定高度速度下進行一系列的試飛,獲取迎角、姿態(tài)、角速率、過載、爬升率、升降舵、方向舵、副翼、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等。其中氣動參數(shù)辨識技術(shù)比較準(zhǔn)確的方式是獲得飛機的動導(dǎo)數(shù)和操縱導(dǎo)數(shù)。

氣動參數(shù)辨識有四個部分:作為系統(tǒng)辨識有激勵信號,用在飛機中試飛科目的設(shè)計;辨識模型的建立,即氣動模式建立;辨識方法的選擇,數(shù)據(jù)處理的方法;辨識結(jié)果檢驗,即一般用仿真驗證。每一條都有很多理論,時間關(guān)系,主要分享一下對于飛行試驗的設(shè)計。飛機縱向和橫航向氣動參數(shù)。設(shè)計這個飛行試驗時要考慮很多,首先CFD計算或風(fēng)洞實驗所缺失的氣動參數(shù);熟知設(shè)計這個飛行試驗時主要獲取的某些參數(shù)。其實每一個飛行,包括飛機所有的氣動參數(shù),通過飛行能精確獲取的并不多,比如平飛,飛機在一定高度速度下定時平飛,我們可以獲取升力、阻力。通過荷蘭滾模態(tài)的辨識,可以獲得一些橫航向?qū)?shù)。

根據(jù)我們自己的無人機研發(fā)過程提出了氣動參數(shù)辨識的流程,可以通過CFD計算或一些估算獲得比較粗的一個氣動模型,當(dāng)然有條件的話可以進行風(fēng)洞試驗,對于一個民營公司來講資源和經(jīng)費相對受限一些。如果你的無人機是通過有人機改型過來的話,可以相對便捷獲得無人實驗,通過相對經(jīng)濟和相對快速的方式做一系列的試飛,通過飛行試驗參數(shù)辨識技術(shù)和氣動模型,進行修正,然后將仿真和試飛數(shù)據(jù)進行對比,當(dāng)這兩個對比結(jié)果按照一些標(biāo)準(zhǔn),比如CCAI60部民航標(biāo)準(zhǔn),或者一些軍標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn),我們達到這個標(biāo)準(zhǔn)以后,認(rèn)為我們的氣動模型是比較準(zhǔn)確以后,可以進行傳遞函數(shù)的計算、飛機性能的技術(shù)、飛控開發(fā)。

2  在U650無人機上的應(yīng)用

U650型號最大特點是具有水陸兩用,在水上和陸面、草地都可以進行起降。這是中高空長時無人機。

主要應(yīng)用有四大塊:當(dāng)我們研發(fā)無人機時,因為原型機是有人機,比較容易進行試飛,但是這種級別的有人機并沒有經(jīng)過風(fēng)洞試驗,也沒有經(jīng)過其他一些估算,氣動數(shù)據(jù)很難獲得,我們初期通過CFD計算,把這個飛機各個狀態(tài)得到第一輪氣動參數(shù),比如有不同緊急下的構(gòu)型、地效分析、華流的影響。CFD計算一定要把甬道所有的構(gòu)型做一個比較詳細的計算,然后獲得相對比較完整的氣動模型。動導(dǎo)數(shù)一般通過估算的方式獲得。通過七八輪有人機試飛,按照之前給的試飛表格進行一項一項試飛。

在試飛數(shù)據(jù)采集下來以后,通過一定數(shù)據(jù)處理方法可以修正我們的氣動模型,然后進行建模、仿真。

在于2015年12月份進行首飛,通過我們獲得比較準(zhǔn)確的氣動參數(shù)和飛行控制設(shè)計,最后實現(xiàn)第一次自主飛行。我們今年年底還會進行大概幾個月的自主飛行,來驗證我們氣動參數(shù)的準(zhǔn)確性。

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本文鏈接:http://ssfunpay.cn/uav-news/201610/25/20811.html
標(biāo)簽:??優(yōu)偉斯 劉星宇 氣動參數(shù)辨識技術(shù)
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