平流层飞艇的定点悬停制导方法研究

发布时间：2021-11-21 21:05

　　平流层飞艇是理想的浮空器应用平台,在对地监测、灾害预警和通信中继等方面具有广阔前景。平流层飞艇可以携带大载荷长期驻空,悬停在固定位置长时间执行任务,具备独特的对地凝视功能。平流层飞艇自身状态参数与环境风场数据的估计和设计恰当的悬停制导律是实现平流层飞艇悬停的关键。论文在对环境风场与飞艇自身参数进行精确估计的基础上,利用模糊PID控制方法对平流层飞艇的粗制导和精确制导过程进行设计,并验证了方法的制导效果。首先根据飞行力学建立了平流层飞艇的六自由度非线性模型。其次提出了一种综合多种测量数据,通过解耦分析,利用无迹卡尔曼滤波估计环境风场与飞艇自身参数的方法,并根据飞行试验获得数据对方法进行了验证。之后,将悬停制导过程划分为粗制导与精确制导两步,并明确每阶段的制导目标。最后采用模糊PID控制方法对粗制导阶段的广义比例引导律和迎角跟踪以及精确制导阶段的航速跟踪和侧滑角跟踪分别进行了设计并进行了数字仿真。研究结果表明:论文提出的飞艇参数与风场环境估计方法可以对相关数据进行实时估计。广义比例引导律在引导飞艇过程中效果良好,模糊PID控制方法对飞艇迎角、侧滑角和航速控制效果良好,满足了悬停制导的需要。... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

HALE平流层飞艇Fig.1-1StratosphereairshipHALE

- 4 -图 1- 2 欧拉体浮空器Fig.1-2 Euler body aerostat2015 年 10 月，由北京航空航天大学研发的国内第一个集军用与民用功能为一身的临近空间平台在我国内蒙古锡林浩特成功放飞。这是世界范围内第一次实现重复使用、可控飞行、具有持续动力的临近空间飞行试验，同时也是第一次为个人以及企业提供服务的飞艇飞行实验。该飞艇可以实现空中态势感知、空间成像、高清观测、数据中继、宽带通讯等功能。在实验过程中，飞艇能够在距离地

- 3 一种设想中的浮空器

【参考文献】：
期刊论文
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[3]自适应模糊滑模变结构制导律研究[J]. 杨益兴.  舰船科学技术. 2015(03)
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[5]基于无迹卡尔曼滤波的迎角/侧滑角估计方法[J]. 李鹏辉,刘小雄,徐恒,王娟.  测控技术. 2014(03)
[6]基于微分几何的前向追踪拦截制导律算法研究[J]. 王军平,周卫文.  弹箭与制导学报. 2013(04)
[7]风场估计算法及其在组合导航中的应用[J]. 高社生,张极,党进伟.  飞行力学. 2013(05)
[8]应用INS/GPS系统数据估计迎角和侧滑角的方法研究[J]. 宋述杰,邓建华.  西北工业大学学报. 2005(02)



本文编号：3510241