[发明专利]一种射手模型参数辨识方法

权利要求书

1.一种射手模型参数辨识方法，通过架设检测系统，获得射手实际操作时的传递函数频率响应值，将传递函数频率响应值与射手模型频率响应比对，从而辨识出射手模型中的相关参数；包括如下步骤：

S1、架设检测系统，采集样本数据；

S2、时域下非参数化辨识，获得传递函数频率响应值；

S3、频域下参数辨识，获取射手模型参数；

在步骤S2中，所述获得传递函数频率响应值通过将视场角误差信号和输出信号傅里叶变换后求商得到，视场角误差信号和输出信号的傅里叶变换表示为：

其中，ω_k为激励信号包含的频率，ω_k＝[ω₁,ω₂,…,ω_N]^T；传递函数频率响应的精确值为：

采用近似的传递函数频率响应辨识值代替传递函数频率响应精确值H_p(ω_k)，传递函数频率响应辨识值为：

在步骤S3中，所述频域下参数辨识，通过创建并优化目标函数，使得射手模型频率响应与步骤S2中辨识的频率响应近似，从而得到射手模型中的参数，

所述目标函数J_F(θ)为

θ为需要被辨识的参数向量，W_g和W_p分别为幅值响应和相位响应的加权函数，具体地：

其中，Var表示方差。

2.根据权利要求1所述的射手模型参数辨识方法，其特征在于，

在步骤S1中，所述检测系统是指能够为射手提供视场角误差，并检测射手操作手柄输出信号的系统。

3.根据权利要求1所述的射手模型参数辨识方法，其特征在于，

所述检测系统为半实物仿真系统，包括依次连接的手柄、动力学模块和指挥显示模块，

所述手柄能够输出偏转角度信号和偏转角速度信号以对飞行器飞行状态进行控制；

所述动力学模块为能够模拟飞行器在空间的位置变化和姿态变化的仿真模型，其接受手柄输出的偏转角度信号和偏转角速度信号，经过仿真计算后，将模拟飞行器的位置通过UDP通讯协议传递至指挥显示单元；

所述指挥显示模块用于显示飞行器光轴与任务目标位置，接收动力学模块传递的模拟飞行器的位置，并显示在屏幕上，在指挥显示模块中输入有不同的激励信号，使得指挥显示模块中显示的任务目标位置变化；

所述激励信号通过功率谱的形式存储在指挥显示模块中，优选地，所述功率谱为离散功率谱。

4.根据权利要求3所述的射手模型参数辨识方法，其特征在于，

所述激励信号为：

其中，i表示不同的正弦信号，i＝1,2,…,N，N为大于等于3的正整数；表示不同频率下正弦信号的相位，数值随机选择；A_i表示不同频率下正弦信号的幅值；ω_i表示不同频率下正弦信号的频率点，随机的从0.1～15rad/s范围内选择；t表示时域时间，每个正弦信号的频率满足关系ω_i＝k_i(2π/T)，其中k_i为随机的正整数，T为模拟过程时长，为90～150s，幅值A_i(ω_i)表示为：

其中τ＝0.58s，为虚数单位，增益K＝1.8。

5.根据权利要求1所述的射手模型参数辨识方法，其特征在于，

在步骤S1中，所述采集样本数据为采集飞行器光轴与任务目标位置之间视场角误差Δq和手柄输出的信号u，指挥显示模块根据任务目标的位置以及飞行器光轴的位置获得任意时刻输入射手的视场角误差信号动力学模块采集相同时刻手柄的输出信号

6.根据权利要求1所述的射手模型参数辨识方法，其特征在于，

所述射手模型为：

需要被辨识的参数向量为θ＝[K_p,τ_L,τ_l,τ_d,ξ_nm,ω_nm]^T，其中，K_p是视觉感知增益，τ_L是视觉感知超前时间常数，τ_l是视觉感知滞后时间常数，τ_d是视觉感知的时间延时，ξ_nm是神经肌肉系统的阻尼，ω_nm是神经肌肉系统的自然频率，s表示复变量；

使用加权最小二乘估计法优化目标函数。