● 摘要
随着无人机技术的不断发展，其在军用与民用领域的用途也越来越广泛。无人机的控制方式也由手动操纵向着半自主与自主操纵方向发展。对于自主飞行的无人机系统，如何设计高效安全的飞行控制律成为了决定一个无人机系统成败的关键之一。对于传统的基于频域或根轨迹的飞行控制律设计方法，如何获取较准确的无人机动态响应模型，是设计工作首先要解决的问题。风洞建模与CFD是传统的获取飞机模型的两种方法。但对于无人机领域，特别是民用低成本无人机领域，风洞建模的高成本限制了其广泛使用性，而CFD对专业水平、硬件等条件要求较高。
鉴于小型低成本无人机的易飞性等特点，使得通过模型辨识技术获取无人机动态响应模型成为可能。本文简要介绍了无人机与无人机飞行控制律，提出以模型辨识技术获取低成本小型无人机动态响应模型的方法，并通过搭建真实的无人机系统，设计激励试验来获取试验机输入与响应数据。以获得的数据为基础通过模型辨识得到飞机动态响应模型，设计飞行控制律，并以真实飞行试验对模型准确性与控制律设计指标加以验证。具体研究成果包括以下四个方面：
1) 介绍了无人机的发展历程、分类、用途、研究现状等。简要介绍了无人机飞行控制律与无人机建模的传统方法与优缺点，介绍了模型辨识技术的概念与发展，提出了通过模型辨识技术获取小型无人机动态响应模型的方法并探讨了其可行性。
2) 介绍了模型辨识的相关理论。介绍了本研究中通过模型辨识获取无人机动态响应模型的方法以及相关问题。提出了控制律设计流程与设计指标。通过选取合适的硬件搭建小型无人机系统。
3) 设计激励试验获取无人机开环的飞行数据，并以此为基础，通过模型辨识与等效拟配得到试验无人机的动态响应模型，并不断迭代提高模型的准确性，经过仿真予以验证。
4) 以模型辨识与等效拟配得到的无人机动态响应模型为基础，提出设计指标，设计无人机的飞行控制律与自主飞行模式，并通过仿真与实际飞行试验加以验证。