本文關鍵詞：多無人機緊密編隊協(xié)同控制與可視化仿真研究

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【摘要】：多無人機(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)緊密編隊協(xié)同控制(Cooperative Control)有許多單架無人機無法比擬的優(yōu)點,在軍用領域和民用領域的應用前景都十分廣闊,成為無人機研究領域的一個熱點,正受到越來越廣泛的關注。本文主要研究多無人機緊密編隊協(xié)同控制問題,所做主要工作如下:首先,本文采用了“長機——僚機”的編隊飛行模式,分析了飛翼式無人機緊密編隊飛行過程中,長機翼尖渦流對僚機產(chǎn)生的氣動耦合效應,并推導了在長機翼尖渦流施加的上洗流和側洗流的影響下,緊密編隊中的僚機所受阻力、升力和側向力的改變量。其次,本文分別建立了緊密編隊中的長、僚機模型,并根據(jù)前面計算得到的氣動耦合效應,完善了緊密編隊中的僚機模型,最終得到考慮了氣動耦合效應的緊密編隊飛行模型。再次,本文引入了滑模變結構控制理論,并基于輸入輸出反饋線性化,設計了飛翼式無人機緊密編隊隊形保持控制器。而后在MATLAB/SIMULINK仿真環(huán)境下,對設計的保持控制器進行仿真驗證。仿真結果顯示,在長機機動(航向機動、速度機動和高度機動等)時,本文所設計的飛翼式無人機緊密編隊隊形保持控制器可以很好的保持緊密編隊隊形。最后,利用本實驗室已建成的基于FlightGear的可視化飛行仿真系統(tǒng),進行了飛翼式無人機緊密編隊隊形保持控制器的可視化仿真驗證工作。該系統(tǒng)以可視化的形式全面、直觀、綜合地展現(xiàn)了緊密編隊飛行過程中,長、僚機的各種綜合信息,可視化仿真結果顯示,上述設計的緊密編隊隊形保持控制器具有較高的可行性,具有較好的工程應用價值。
【關鍵詞】：飛翼式布局無人機 緊密編隊 滑模變結構 FlightGear 可視化
【學位授予單位】：沈陽航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V279;TP391.9
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 主要符號表12-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 研究背景及意義13-15
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 無人機編隊協(xié)同控制研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 可視化飛行仿真研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究內容及主要工作17-19
• 第2章 緊密編隊飛行氣動耦合效應分析19-26
• 2.1 引言19
• 2.2 渦流模型19-23
• 2.2.1 Biot-Savart定律19-21
• 2.2.2 上洗流和側洗流模型的建立21-23
• 2.3 僚機阻力、升力和側向力變化分析23-25
• 2.3.1 阻力變化分析23-24
• 2.3.2 升力變化分析24
• 2.3.3 側向力變化分析24-25
• 2.4 小結25-26
• 第3章 飛翼式布局無人機緊密編隊模型的建立26-37
• 3.1 引言26
• 3.2 長機模型的建立26-27
• 3.3 緊密編隊飛行中飛翼式布局僚機數(shù)學模型的建立27-30
• 3.3.1 新的編隊穩(wěn)定性導數(shù)的計算28-30
• 3.3.2 完善后的僚機自駕儀系統(tǒng)30
• 3.4 緊密編隊參考坐標系統(tǒng)30-32
• 3.4.1 科里奧利方程30-31
• 3.4.2 編隊坐標系統(tǒng)31-32
• 3.5 飛翼式布局無人機緊密編隊飛行模型的建立32-36
• 3.5.1 基本模型的建立32-33
• 3.5.2 完整模型的建立33-36
• 3.6 小結36-37
• 第4章 緊密編隊滑模變結構隊形保持控制器設計37-60
• 4.1 變結構控制基礎37-42
• 4.1.1 變結構控制概述37-38
• 4.1.2 變結構的基本原理38-40
• 4.1.3 幾種典型的趨近律40-42
• 4.2 緊密編隊隊形保持控制器設計42-47
• 4.2.1 Y向通道控制器設計43-44
• 4.2.2 X向通道控制器設計44-46
• 4.2.3 Z向通道控制器設計46-47
• 4.3 仿真實驗47-59
• 4.3.1 長機航向機動49-52
• 4.3.2 長機速度機動52-56
• 4.3.3 長機高度機動56-59
• 4.4 小結59-60
• 第5章 基于FlightGear的可視化飛行仿真系統(tǒng)設計及實現(xiàn)60-77
• 5.1 引言60
• 5.2 系統(tǒng)設計方案60-74
• 5.2.1 地面綜合管理單元61-63
• 5.2.2 無人機仿真單元63-67
• 5.2.3 大視景顯示單元67-68
• 5.2.4 服務器單元68-69
• 5.2.5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的實現(xiàn)69-74
• 5.3 雙機緊密編隊隊形保持控制器可視化仿真驗證與分析74-76
• 5.4 小結76-77
• 結論77-79
• 參考文獻79-82
• 致謝82-83
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學術論文和取得的科研成果83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 段海濱;邱華鑫;范彥銘;;基于捕食逃逸鴿群優(yōu)化的無人機緊密編隊協(xié)同控制[J];中國科學:技術科學;2015年06期

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5 祁圣君;張U，

本文編號：1013461