大展弦比无人机定点着陆控制技术研究

发布时间：2020-11-13 11:02

　　 近年来,随着我国航母力量的不断发展壮大,无人机上舰已成为一种必然趋势。本文作为舰载无人机着舰的前期算法验证,以某大展弦比无人机为控制对象,旨在研究一种高精度的轨迹跟踪控制方法,解决定点着陆的引导与控制问题。主要内容包括:(1)建立了包含风扰动参数的动力学和运动学方程,结合无人机的气动特性、操稳特性和下滑能力分析了风扰动对着陆性能的影响。(2)针对定点着陆对轨迹跟踪的高精度要求,基于触地俯仰角、下沉率和速度等约束将着陆轨迹线进行了分段设计,提出了一种基于高度、前向距离和侧向位置的三维轨迹导引律,以解决无人机着陆的多方位引导问题。(3)针对模型不确定性和有界扰动问题,应用鲁棒伺服和模型参考自适应设计了内环俯仰角控制律;外环则基于高度和前向距离来设计纵向二维位置控制器,实现了对下滑轨迹的精确跟踪。同时,在发动机通道设计了空速闭环控制律,解决了着陆时低动压稳定飞行问题。(4)针对横侧向荷兰滚阻尼偏弱和螺旋模态不稳定问题,首先设计了增稳控制律;然后考虑到横向非线性耦合严重,使用动态逆自适应控制设计了内环滚转角控制律;外环则采用以侧偏控制为主、航向校准为辅的控制架构,实现了无人机的无侧偏、无航向误差着陆。最后,在Matlab/Simulink环境下搭建了数值仿真环境,完成了定点着陆仿真验证。仿真结果表明,在保证着陆精度和安全的前提下,本文设计的控制方案至少具备抑制5级风扰的能力,能够满足定点着陆对着陆误差和鲁棒性的要求。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V279;V249
【部分图文】：

第一章 绪论1.1 引言近年来，随着信息技术的飞速发展与军民两用的需求牵引，无人机进入了蓬勃发展的黄金期；与此同时，现代战争也正朝信息化、高科技转型。早期传统布局的无人机由于滞空时间较短，飞行高度低，侦察覆盖面积有限，不能连续获取战场信息，甚至会造成情报盲区，因此不再能适应现代战场的需求。为了增强无人机的续航能力，采用大展弦比气动布局的高空长航时无人机应运而生[1]。长航时一直是无人机研制的一个重要性能指标，大展弦比无人机因翼展较宽、机翼面积较大、升力充足，而拥有十分良好的巡航性能，所以其一经问世便受到世界各国的青睐。以中国、美国及以色列等为代表的无人机技术强国更是相继推出了自己的多款明星产品，在国际军贸市场上掀起了一场无人机热潮。例如，美国的“全球鹰”、“捕食者”无人机，以色列的“苍鹭”、“赫尔梅斯”无人机以及我国的“翼龙”、“彩虹”系列无人机均在实际战场上表现出优异的作战能力。但当前大展弦比长航时无人机多以执行情报侦察、火力打击和战场评估等常规作战任

第一章 绪论1.1 引言近年来，随着信息技术的飞速发展与军民两用的需求牵引，无人机进入了蓬勃发展的黄金期；与此同时，现代战争也正朝信息化、高科技转型。早期传统布局的无人机由于滞空时间较短，飞行高度低，侦察覆盖面积有限，不能连续获取战场信息，甚至会造成情报盲区，因此不再能适应现代战场的需求。为了增强无人机的续航能力，采用大展弦比气动布局的高空长航时无人机应运而生[1]。长航时一直是无人机研制的一个重要性能指标，大展弦比无人机因翼展较宽、机翼面积较大、升力充足，而拥有十分良好的巡航性能，所以其一经问世便受到世界各国的青睐。以中国、美国及以色列等为代表的无人机技术强国更是相继推出了自己的多款明星产品，在国际军贸市场上掀起了一场无人机热潮。例如，美国的“全球鹰”、“捕食者”无人机，以色列的“苍鹭”、“赫尔梅斯”无人机以及我国的“翼龙”、“彩虹”系列无人机均在实际战场上表现出优异的作战能力。但当前大展弦比长航时无人机多以执行情报侦察、火力打击和战场评估等常规作战任

无人机应运而生。长航时一直是无人机研制的一个重要性能指标，大展弦比无人机因翼展较宽、机翼面积较大、升力充足，而拥有十分良好的巡航性能，所以其一经问世便受到世界各国的青睐。以中国、美国及以色列等为代表的无人机技术强国更是相继推出了自己的多款明星产品，在国际军贸市场上掀起了一场无人机热潮。例如，美国的“全球鹰”、“捕食者”无人机，以色列的“苍鹭”、“赫尔梅斯”无人机以及我国的“翼龙”、“彩虹”系列无人机均在实际战场上表现出优异的作战能力。但当前大展弦比长航时无人机多以执行情报侦察、火力打击和战场评估等常规作战任图 1.1 “全球鹰”无人机 图 1.2 “捕食者”无人机
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本文编号：2882121