高性能无人机无动力返场能量管理方法研究
发布时间：2021-12-17 05:23
本文根据国内外先进无人飞行器的发展历程和研究现状,结合我国高超声速无人机领域的研究趋势,针对高空高马赫无人机无动力返场过程中的能量管理相关问题进行了研究。首先对无人机的本体建模分析。在初期的设计中,通过在MATLAB/SIMULINK仿真环境下对无人机本体建模,根据无人机的气动特性分析静稳定性,操纵性等相关品质。根据已设定好的飞行轨迹,对无人机的制导控制律模块进行设计,包括以下几个模块:俯仰制导指令、滚转制导指令、偏航制导指令;增稳控制律模块包括:俯仰控制增稳控制律、滚转控制增稳控制律、偏航控制增稳控制律。对控制器进行设计时,分别从纵向和横航向进行规划。在纵向制导控制中,通过跟踪航迹倾角、期望航迹线、下沉率等指导思想设计纵向控制逻辑。在横航向的制导控制中,通过跟踪滚转角、航迹偏角、横航向压线飞行等思想设计横航向控制逻辑。通过小扰动线性化对模型的线性系统进行分析,从时域和频域的角度分别观测无人机控制的品质,以设计出鲁棒性强的控制器。保证无人机有能力按照设定的航迹线安全返场。本文所研究的无人机从高空高马赫状态经过超声速、跨声速、亚声速飞行后,才进入低空域准备进场着陆。无人机整个返场着陆过程...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
阻力系数曲线
电子科技大学硕士学位论文16时的气动受力情况变化明显，在设计增稳控制回路和制导回路时应该重点考虑。图2-5起落架放下对阻力系数的影响(a)(b)图2-6升阻比曲线。(a)低马赫；(b)高马赫无人机在不同马赫下的升阻比变化曲线如图2-6所示，当攻角从0°到4°附近时，升力系数线性增大，而阻力系数变化不大，因此无人机的升阻比快速增大。而后续随着阻力系数的指数增大特性开始显现，占主导因素，无人机的升阻比逐渐减小，无论是低马赫还是高马赫，当攻角在4°附近时，无人机的升阻比达到最大。为了保证无人机飞行稳定，同时便于能量管理，无人机的飞行攻角不应该超过4°。若无人机攻角过大，当需要增大升力时需要进一步增大攻角来实现，此时又间接导致了阻力快速增大，这对于无动力无人机的能量管理是非常致命的，因此需要保证无人机的攻角在达到最大升阻比前端范围内变化。从控制方面来看，最大升阻比前端更易于实现对飞行轨迹的跟踪控制。由无人机的升阻比曲线可知，本文所设计的无人机升阻比较小，且发动机无动力，因此在返场着陆过程中飞行器的能量管理是非常重要的，需要在返航的各阶段针对能量管理进行合理的设计。
电子科技大学硕士学位论文16时的气动受力情况变化明显，在设计增稳控制回路和制导回路时应该重点考虑。图2-5起落架放下对阻力系数的影响(a)(b)图2-6升阻比曲线。(a)低马赫；(b)高马赫无人机在不同马赫下的升阻比变化曲线如图2-6所示，当攻角从0°到4°附近时，升力系数线性增大，而阻力系数变化不大，因此无人机的升阻比快速增大。而后续随着阻力系数的指数增大特性开始显现，占主导因素，无人机的升阻比逐渐减小，无论是低马赫还是高马赫，当攻角在4°附近时，无人机的升阻比达到最大。为了保证无人机飞行稳定，同时便于能量管理，无人机的飞行攻角不应该超过4°。若无人机攻角过大，当需要增大升力时需要进一步增大攻角来实现，此时又间接导致了阻力快速增大，这对于无动力无人机的能量管理是非常致命的，因此需要保证无人机的攻角在达到最大升阻比前端范围内变化。从控制方面来看，最大升阻比前端更易于实现对飞行轨迹的跟踪控制。由无人机的升阻比曲线可知，本文所设计的无人机升阻比较小，且发动机无动力，因此在返场着陆过程中飞行器的能量管理是非常重要的，需要在返航的各阶段针对能量管理进行合理的设计。
本文编号：3539477
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
阻力系数曲线
电子科技大学硕士学位论文16时的气动受力情况变化明显，在设计增稳控制回路和制导回路时应该重点考虑。图2-5起落架放下对阻力系数的影响(a)(b)图2-6升阻比曲线。(a)低马赫；(b)高马赫无人机在不同马赫下的升阻比变化曲线如图2-6所示，当攻角从0°到4°附近时，升力系数线性增大，而阻力系数变化不大，因此无人机的升阻比快速增大。而后续随着阻力系数的指数增大特性开始显现，占主导因素，无人机的升阻比逐渐减小，无论是低马赫还是高马赫，当攻角在4°附近时，无人机的升阻比达到最大。为了保证无人机飞行稳定，同时便于能量管理，无人机的飞行攻角不应该超过4°。若无人机攻角过大，当需要增大升力时需要进一步增大攻角来实现，此时又间接导致了阻力快速增大，这对于无动力无人机的能量管理是非常致命的，因此需要保证无人机的攻角在达到最大升阻比前端范围内变化。从控制方面来看，最大升阻比前端更易于实现对飞行轨迹的跟踪控制。由无人机的升阻比曲线可知，本文所设计的无人机升阻比较小，且发动机无动力，因此在返场着陆过程中飞行器的能量管理是非常重要的，需要在返航的各阶段针对能量管理进行合理的设计。
电子科技大学硕士学位论文16时的气动受力情况变化明显，在设计增稳控制回路和制导回路时应该重点考虑。图2-5起落架放下对阻力系数的影响(a)(b)图2-6升阻比曲线。(a)低马赫；(b)高马赫无人机在不同马赫下的升阻比变化曲线如图2-6所示，当攻角从0°到4°附近时，升力系数线性增大，而阻力系数变化不大，因此无人机的升阻比快速增大。而后续随着阻力系数的指数增大特性开始显现，占主导因素，无人机的升阻比逐渐减小，无论是低马赫还是高马赫，当攻角在4°附近时，无人机的升阻比达到最大。为了保证无人机飞行稳定，同时便于能量管理，无人机的飞行攻角不应该超过4°。若无人机攻角过大，当需要增大升力时需要进一步增大攻角来实现，此时又间接导致了阻力快速增大，这对于无动力无人机的能量管理是非常致命的，因此需要保证无人机的攻角在达到最大升阻比前端范围内变化。从控制方面来看，最大升阻比前端更易于实现对飞行轨迹的跟踪控制。由无人机的升阻比曲线可知，本文所设计的无人机升阻比较小，且发动机无动力，因此在返场着陆过程中飞行器的能量管理是非常重要的，需要在返航的各阶段针对能量管理进行合理的设计。
本文编号：3539477
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