飞行机器人动力学模型的在线建模方法
【专利摘要】本发明涉及飞行机器人动力学模型的在线建模方法，包括以下步骤：在飞行机器人动力学模型仿真计算机中建立飞行机器人动力学参考模型；飞行机器人起飞并将飞行状态信息实时发送到飞行机器人动力学模型仿真计算机中；飞行机器人动力学模型仿真计算机实时更新动力学参考模型中所包含的飞行状态信息，并根据建模噪声得到动力学参考模型内建模参数的值，将建模参数的值实时代入到飞行机器人动力学参考模型中，实现飞行机器人动力学模型的在线建模。本发明能够实时反映飞行机器人的真实动力学，方法简便，便于计算机编程及实现，并有助于控制算法在仿真平台上的验证。
【专利说明】飞行机器人动力学模型的在线建模方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种飞行机器人动力学模型差在线分析主动建模半物理仿真平台，具体地说是一种基于软件、硬件结构相结合的基于飞行机器人模型差异的在线主动建模方法。
【背景技术】
[0002]为了满足飞行机器人在控制系统软件设计和关键技术前期验证的需求，国内外学者构建了各种针对不同应用的飞行机器人的软件仿真(Software in the loopsimulation, SILS)平台。而单一的软件仿真平台并不能够满足飞行机器人工作于不同模态下的在线模型分析及主动建模、控制系统对控制算法、系统功能以及结合系统硬件调试和研究的需求。
[0003]半物理仿真，也称半实物、硬件在回路仿真(Hardware in the loopsimulation，HILS)，在飞行机器人系统的设计与研发过程中有着极其重要的意义。尤其对于飞行机器人的动力学模型而言，具有高系统复杂性、多控制变量性以及由环境、天气等因素带来的不可预见性等特点。因此，针对飞行机器人动力学模型建立的仿真环境是设计复杂控制系统、研究其关键技术、实现稳定控制策略以及系统各功能不可或缺的重要手段。
[0004]飞行机器人动力学模型差在线分析主动建模半物理仿真系统是研究和开发飞行机器人控制系统过程中特有的一种仿真方法，它基于飞行机器人的实时飞行数据在飞行机器人动力学模型差在线分析主动建模计算机进行模型的在线辨识和分析，根据不同模态下的模型差建立动力学模型，并结合飞行机器人机载控制器实物系统建立半物理仿真平台。
[0005]与软件仿真系统不同的是，半物理仿真系统将根据真实的飞行数据在线地分析不同飞行模态间的模型差，完成动力学模型的主动建立，并将飞行机器人机载控制器的软、硬件系统置于仿真闭环中，对飞行机器人的全飞行过程、全飞行状态进行仿真，从而及时地发现并修改飞行机器人控制系统软、硬件在真实工作环境中存在的漏洞，有效地提高控制系统的可靠性。
[0006]现有的飞行机器人模型采用离线建模方法，系统模型参数固定，不能够实时地反映系统在全部运行过程中的模型变化，导致控制策略不能够全面地适用于系统的各个工作状态。
【发明内容】
[0007]针对现有飞行机器人的模型建立方法及系统软件仿真平台存在无法实现对于飞行机器人的在线建模、基于模型差的系统参数修正、控制算法、系统功能以及结合系统硬件调试的这一技术空白，提出了飞行机器人动力学模型在线建模方法。
[0008]本发明采用的技术方案是:飞行机器人动力学模型的在线建模方法，包括以下步骤:
[0009]在飞行机器人动力学模型仿真计算机中建立飞行机器人动力学参考模型；飞行机器人起飞并将飞行状态信息实时发送到飞行机器人动力学模型仿真计算机中；飞行机器人动力学模型仿真计算机实时更新动力学参考模型中所包含的飞行状态信息，并根据建模噪声得到动力学参考模型内建模参数的值，将建模参数的值实时代入到飞行机器人动力学参考模型中，实现飞行机器人动力学模型的在线建模。
[0010]所述飞行状态信息包括u, V, w, P, q, r, Φ, θ，δ lat，δ 1οη, Sped, 6。。1;11、￥和￥分另IJ为前向速度、侧向速度和垂向速度；P、q和r为飞行机器人参考系下的滚转角速率、俯仰角速率和航向角速率；Φ和Θ分别为滚转和俯仰角；δ lat为侧向控制输入；δ lm为前向控制输入；S ped为航向控制输入；δ col为垂向控制输入。
[0011]所述根据建模噪声得到动力学参考模型内建模参数的值包括以下步骤:
[0012]首先，根据建模噪声得到当前状态变量的估计值4$:
【权利要求】
1.飞行机器人动力学模型的在线建模方法，其特征在于包括以下步骤: 在飞行机器人动力学模型仿真计算机中建立飞行机器人动力学参考模型；飞行机器人起飞并将飞行状态信息实时发送到飞行机器人动力学模型仿真计算机中；飞行机器人动力学模型仿真计算机实时更新动力学参考模型中所包含的飞行状态信息，并根据建模噪声得到动力学参考模型内建模参数的值，将建模参数的值实时代入到飞行机器人动力学参考模型中，实现飞行机器人动力学模型的在线建模。
2.根据权利要求1所述的飞行机器人动力学模型的在线建模方法，其特征在于:所述飞行状态信息包括
3.根据权利要求1所述的飞行机器人动力学模型的在线建模方法，其特征在于:所述根据建模噪声得到动力学参考模型内建模参数的值包括以下步骤: 首先，根据建模噪声得到当前状态变量的估计值ilpt:1.\] rm ,k
【文档编号】G05B17/02GK103941592SQ201310027352
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年1月22日 优先权日:2013年1月22日
【发明者】韩建达, 燕福龙, 齐俊桐, 刘刚, 吴镇炜, 夏泳, 宋大雷, 王子铭, 赵碧川, 杜科 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所, 辽宁省电力有限公司本溪供电公司