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Aircraft parameter estimation using a stacked long short-term memory network and Levenberg-Marquardt method

Chinese Journal of Aeronautics 2024年第2期37卷 123-136页

作者： Zhe HUI Yinan KONG Weigang YAO Gang CHEN School of Aerospace Science and Technology Xidian UniversityXi’an 710071China Computation Aerodynamics Institution China Aerodynamics Research and Development CenterMianyang 621000China Faculty of Computing Engineering and MediaDe Montfort UniversityLeicester LE19BHUnited Kingdom School of Aerospace Engineering Xi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049China

To effectively estimate the unknown aerodynamic parameters from the aircraft’s flight data,this paper proposes a novel aerodynamic parameter estimation method incorporating a stacked Long Short-Term Memory(lstm)network model and the Levenberg-Marquardt(LM)*** stacked lstm network model was designed to realize the aircraft dynamics modeling by utilizing a frame of nonlinear functional mapping based entirely on the measured input-output data of the aircraft system without requiring explicit postulation of the *** LM method combines the already-trained lstm network model to optimize the unknown aerodynamic *** proposed method is applied by using the real flight data,generated by ATTAS aircraft and a bio-inspired morphing Unmanned Aerial Vehicle(UAV).The investigation reveals that for the two different flight data,the designed stacked lstm network structure can maintain the efficacy of the network prediction capability only by appropriately adjusting the dropout rates of its hidden layers without changing other network parameters(i.e.,the initial weights,initial biases,number of hidden cells,time-steps,learning rate,and number of training iterations).Besides,the proposed method’s effectiveness and potential are demonstrated by comparing the estimated results of the ATTAS aircraft or the bio-inspired morphing UAV with the corresponding reference values or wind-tunnel results.

关键词： Parameter estimation lstm network model LM method Aerodynamic parameters Flight data Aircraft dynamics modeling network prediction capability network parameters

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