[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)混合蛙跳算法的四旋翼無人機(jī)參數(shù)辨識方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710564030.9 | 申請日: | 2017-07-12 |
| 公開(公告)號: | CN107633105B | 公開(公告)日: | 2020-09-08 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 王佩;姜海旭;張科;呂梅柏;劉廣哲;王無為;徐有新;李偉 | 申請(專利權(quán))人: | 西北工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號: | G06F30/20 | 分類號: | G06F30/20;G06F119/14 |
| 代理公司: | 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204 | 代理人: | 王鮮凱 |
| 地址: | 710072 *** | 國省代碼: | 陜西;61 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 基于 改進(jìn) 混合 蛙跳 算法 四旋翼 無人機(jī) 參數(shù) 辨識 方法 | ||
1.一種基于改進(jìn)混合蛙跳算法的四旋翼無人機(jī)參數(shù)辨識方法,其特征在于步驟如下:
步驟1、建立典型四旋翼無人機(jī)運(yùn)動學(xué)模型:
其中,x、y、z分別為慣性系下的三軸位置,φ、θ、ψ分別為滾轉(zhuǎn)角、俯仰角和偏航角,Ix、Iy、Iz分別為三軸轉(zhuǎn)動慣量,Jr為旋翼的轉(zhuǎn)動慣量,m為飛行器質(zhì)量,u1為旋翼產(chǎn)生的升力,u2、u3及u4分別為滾轉(zhuǎn)、俯仰及偏航力矩,u5表示各旋翼電機(jī)的陀螺力矩等效轉(zhuǎn)速;
選取系統(tǒng)的輸入為:u=[u1 u2 u3 u4 u5]T
系統(tǒng)狀態(tài)為:
待辨識參數(shù)為:Iparam=[Ix Iy Iz Jr]T
目標(biāo)函數(shù)取為:J=Fitness(Iparam)
步驟2、對蛙跳規(guī)則改進(jìn),并根據(jù)四旋翼無人機(jī)參數(shù)特性,對適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),提高對四旋翼無人機(jī)多參數(shù)辨識的效率:
(a)對混合蛙跳算法中的局域搜索蛙跳規(guī)則進(jìn)行改進(jìn)得到改進(jìn)的蛙跳規(guī)則D′為:
上式中,r為0到1之間的隨機(jī)數(shù),和分別為當(dāng)前迭代中,第j個族群內(nèi)最好適應(yīng)值和最差適應(yīng)值的蛙所在的位置,λ為記憶因子,取值范圍為[0,1],D為上一次局部搜索中蛙跳規(guī)則,C(0,1)為柯西分布,N(0,1)為高斯分布,Rth為設(shè)定擾動概率門限,取誤差最大值的10%;
(b)根據(jù)四旋翼無人機(jī)所要辨識參數(shù)類型,引入適應(yīng)度函數(shù)修正向量K,對同一四旋翼無人機(jī)模型中的不同參數(shù)辨識時的參數(shù)進(jìn)行修正,得到改進(jìn)后的適應(yīng)度函數(shù)Fitness(Iparam)為:
式中,K為適應(yīng)度修正向量,X(t)=[x1(t) x2(t)…xl(t)]T為四旋翼無人機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)的真實(shí)值,為采用一組待辨識參數(shù)估計(jì)值得到的系統(tǒng)狀態(tài)計(jì)算值,K=[k1 k2…ki…kl]為適應(yīng)度修正向量;
所述每一項(xiàng)Ki計(jì)算為,
步驟3、設(shè)置改進(jìn)混合蛙跳算法參數(shù),青蛙種群中青蛙的總數(shù)量M,搜索空間維數(shù)S,族群數(shù)量m,每個族群中的青蛙數(shù)n,青蛙允許改變最大位置Dmax,局部搜索次數(shù)Lmax,全局混合迭代次數(shù)Gmax;
步驟4、執(zhí)行改進(jìn)混合蛙跳算法 ,直至迭代次數(shù)達(dá)到Gmax,輸出最優(yōu)蛙值,獲得參數(shù)辨識結(jié)果。
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