基于ＳＯＫＩＤ的無人動力傘模型辨識

謝志剛，陳自力
軍械工程學院光學與電子工程系，河北石家莊

摘　　　要：對具有獨特飛行特性的無人動力傘（ＵｎｍａｎｎｅｄＰｏｗｅｒｅｄＰａｒａｆｏｉｌ，ＵＰＰ）進行了研究，建立了無人動力傘九自由度非線性動力學方程，研究了觀測器／卡爾曼濾波辨識算法和改進的子空間觀測器／卡爾曼濾波辨識算法。根據系統(tǒng)的飛行數據，辨識得到系統(tǒng)的縱向狀態(tài)空間模型，分析了兩種辨識模型的俯仰角響應特性和辨識精度。仿真結果表明子空間觀測器／卡爾曼濾波辨識算法的一致和有效估計，能有效辨識無人動力傘的縱向動態(tài)模型。

關　鍵　詞：無人動力傘系統(tǒng)；建模；觀測器／卡爾曼濾波辨識；子空間觀測器／卡爾曼濾波辨識

１　引　言
無人動力傘具有成本低廉、載荷量大、重量輕、軟著陸、低速低空飛行、安全性好等優(yōu)點和獨特的飛行特性，可廣泛應用于定點空投、空中偵察監(jiān)視等領域［１］。文獻［２］采用極大似然法獲得了滑翔翼傘的氣動特性，獲得的縱向氣動參數具有較高的辨識精度。文獻［３］同樣采用極大似然法辨識ＡＬＥＸ�玻尚鸵韨阆到y(tǒng)的氣動參數，并應用于三自由度和四自由度的翼傘模型。文獻［４］采用同時擾動隨機逼近算法ＳＰＳＡ來估計非線性翼傘模型的參數，獲得了Ｇ１２翼傘系統(tǒng)的３個氣動參數、４個表觀質量參數和系統(tǒng)的初始狀態(tài)。文獻［５］采用擴展的卡爾曼濾波算法對測量信號濾波，實現了對低空飛行可控翼傘的狀態(tài)估計。文獻［６］通過飛行實驗，采用基于觀測器／卡爾曼濾波方法，根據采集的輸入輸出數據離線辨識Ｂｙｃｋｅｙｅ翼傘系統(tǒng)的縱向和側向八自由度線性模型，并通過仿真驗證了辨識算法的有效性和正確性。這些文獻采用了不同的方法，實現了翼傘系統(tǒng)模型參數的辨識，并闡述了參數對系統(tǒng)運動性能的影響。本文依據無人動力傘系統(tǒng)的飛行測試數據，分別采用基于觀測器／卡爾曼濾波（Ｏｂｓｅｒｖｅｒ／ＫａｌｍａｎＦｉｌｔｅｒＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＯＫＩＤ）和基于子空間的觀測器／卡爾曼濾波算法（ＳｕｂｓｐａｃｅＯｂｓｅｒｖｅｒ／ＫａｌｍａｎＦｉｌｔｅｒＩ�玻洌澹睿簦椋妫椋悖幔簦椋铮�，ＳＯＫＩＤ）直接辨識系統(tǒng)的模型結構與參數，從而更有利于翼傘飛行控制系統(tǒng)的設計。

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