本文關(guān)鍵詞：飛翼艦載無人機(jī)著艦控制技術(shù)研究

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【摘要】：飛翼艦載無人機(jī)著艦段軌跡跟蹤要求高、控制難度大、干擾因素多,是艦載機(jī)使用的核心難點(diǎn)。加之其特殊的氣動(dòng)布局導(dǎo)致的橫側(cè)向穩(wěn)定性差,縱向操縱效率低等問題,使得無人機(jī)著艦段成為飛行事故的高發(fā)段。本文在對(duì)著艦段關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了飛翼無人機(jī)動(dòng)態(tài)著艦軌跡線和縱橫向控制律,解決了飛翼無人機(jī)定點(diǎn)著艦的引導(dǎo)與控制問題。在精確分析航母運(yùn)動(dòng)對(duì)著艦點(diǎn)的影響的基礎(chǔ)上,結(jié)合無人機(jī)的氣動(dòng)性能、操縱性能、機(jī)動(dòng)性能和模態(tài)特性,參考有人機(jī)著艦軌跡和控制要求,設(shè)計(jì)了具有進(jìn)場(chǎng)平飛、下滑引導(dǎo)和甲板運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償三個(gè)階段的飛翼無人機(jī)著艦段軌跡線,實(shí)現(xiàn)了理想著艦點(diǎn)動(dòng)態(tài)跟蹤。依據(jù)著艦軌跡線各階段的控制要求,綜合考慮法向加速度和俯仰角速度的控制需求,應(yīng)用RSLQR-L1控制理論設(shè)計(jì)了以C*為內(nèi)回路的高度控制器,實(shí)現(xiàn)了高度的準(zhǔn)確跟蹤;針對(duì)飛翼無人機(jī)耦合特性和橫航向不穩(wěn)特性,設(shè)計(jì)了耦合補(bǔ)償機(jī)制和橫側(cè)向增穩(wěn)控制律,在此基礎(chǔ)上應(yīng)用RSLQR方法設(shè)計(jì)了以滾轉(zhuǎn)角為內(nèi)回路的航跡跟蹤控制器,解決了著艦過程的航路跟蹤問題。根據(jù)航母擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)造成的著艦點(diǎn)移動(dòng)對(duì)飛翼無人機(jī)著艦精度的影響,設(shè)計(jì)了著艦點(diǎn)垂直運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),提高了甲板運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償段軌跡跟蹤精度,增加了著艦成功率。最后,應(yīng)用matlab軟件搭建了飛翼無人機(jī)著艦段的數(shù)值仿真環(huán)境,對(duì)模型不確定性、大氣風(fēng)場(chǎng)、航母運(yùn)動(dòng)及甲板沉浮等情況進(jìn)行了綜合仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明飛翼無人機(jī)著艦軌跡線不受航母運(yùn)動(dòng)情況的影響,各階段控制律滿足艦載無人機(jī)自動(dòng)著艦系統(tǒng)魯棒性、準(zhǔn)確性和快速性的需求。
【關(guān)鍵詞】：飛翼艦載無人機(jī) 著艦軌跡線 魯棒自適應(yīng)控制 縱向甲板運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 注釋表14-15
• 縮略詞15-16
• 第一章 緒論16-23
• 1.1 課題研究背景與意義16-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷程及現(xiàn)狀17-21
• 1.2.1 艦載無人機(jī)著艦回收現(xiàn)狀17-18
• 1.2.2 艦載無人機(jī)著艦回收應(yīng)考慮的環(huán)境因素18-19
• 1.2.3 無人機(jī)控制律研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.4 甲板運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償研究現(xiàn)狀21
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排21-23
• 第二章 對(duì)象建模與特性分析23-36
• 2.1 引言23
• 2.2 甲板運(yùn)動(dòng)建模23-28
• 2.2.1 甲板幾何模型23
• 2.2.2 艦的航行運(yùn)動(dòng)23-24
• 2.2.3 艦的擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)24-28
• 2.3 樣例艦載無人機(jī)建模28-31
• 2.3.1 對(duì)象描述28
• 2.3.2 坐標(biāo)系28-30
• 2.3.3 力和力矩計(jì)算30
• 2.3.4 動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型30-31
• 2.4 對(duì)象特性分析31-35
• 2.4.1 基本性能31-33
• 2.4.2 機(jī)動(dòng)性能33
• 2.4.3 操縱性能分析33-34
• 2.4.4 模態(tài)分析34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 艦載機(jī)著艦引導(dǎo)律設(shè)計(jì)36-46
• 3.1 引言36
• 3.2 艦載機(jī)著艦航線36-40
• 3.2.1 目視進(jìn)場(chǎng)及FLOLS著艦航線37-39
• 3.2.2 ILS進(jìn)場(chǎng)及AWCLS著艦航線39-40
• 3.3 目標(biāo)無人艦載機(jī)進(jìn)場(chǎng)著艦軌跡線設(shè)計(jì)40-45
• 3.3.1 著艦段引導(dǎo)律設(shè)計(jì)41-43
• 3.3.2 艦載機(jī)下滑著艦相關(guān)參數(shù)的確定43-45
• 3.3.3 艦載機(jī)著艦段控制目標(biāo)45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 自主著艦縱橫向控制律設(shè)計(jì)46-75
• 4.1 引言46
• 4.2 控制方法原理介紹46-52
• 4.2.1 RSLQR控制原理47-49
• 4.2.2 L1自適應(yīng)控制原理49-52
• 4.3 耦合補(bǔ)償設(shè)計(jì)52-56
• 4.3.1 慣性耦合補(bǔ)償52-54
• 4.3.2 運(yùn)動(dòng)耦合補(bǔ)償54-55
• 4.3.3 操縱耦合補(bǔ)償55-56
• 4.4 縱向控制律設(shè)計(jì)56-65
• 4.5 橫側(cè)向控制律設(shè)計(jì)65-70
• 4.5.1 增穩(wěn)控制律設(shè)計(jì)65-67
• 4.5.2 側(cè)向航跡跟蹤控制律設(shè)計(jì)67-70
• 4.6 甲板運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器設(shè)計(jì)70-74
• 4.6.1 理想著艦點(diǎn)三維運(yùn)動(dòng)對(duì)著艦精度的影響分析70-71
• 4.6.2 理想著艦點(diǎn)垂直運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器設(shè)計(jì)71-74
• 4.7 本章小結(jié)74-75
• 第五章 仿真驗(yàn)證75-86
• 5.1 引言75
• 5.2 控制系統(tǒng)魯棒性驗(yàn)證75-82
• 5.2.1 模型不確定性對(duì)著艦系統(tǒng)的影響驗(yàn)證75-78
• 5.2.2 風(fēng)擾動(dòng)對(duì)著艦系統(tǒng)的影響驗(yàn)證78-82
• 5.3 理想著艦點(diǎn)沉浮運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償效果驗(yàn)證82-84
• 5.4 艦船航行速度和遭遇角對(duì)著艦精度的影響84-85
• 5.5 本章小結(jié)85-86
• 第六章 總結(jié)與展望86-88
• 6.1 論文主要工作內(nèi)容總結(jié)86-87
• 6.2 論文后續(xù)工作展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-91
• 致謝91-92
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文92

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