本文關(guān)鍵詞：飛翼無人機(jī)無動(dòng)力應(yīng)急著陸控制技術(shù)研究

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【摘要】：無人機(jī)在飛行過程中可能會(huì)遇到突發(fā)事故造成發(fā)動(dòng)機(jī)故障,致使無人機(jī)失去動(dòng)力,研究無人機(jī)在無動(dòng)力狀態(tài)下的導(dǎo)航與控制策略與方法,保證無人機(jī)安全返回著陸,是無人機(jī)飛行控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以樣例飛翼布局無人機(jī)為對象,研究無人機(jī)無動(dòng)力條件下是否能夠返回機(jī)場著陸(返場著陸)的判斷依據(jù)、返場著陸航路與導(dǎo)航策略、以及返場過程中的控制方法。根據(jù)研究結(jié)果制定出一套完整飛翼布局無人機(jī)無動(dòng)力應(yīng)急著陸導(dǎo)航和控制策略,基于RSLQR控制技術(shù),設(shè)計(jì)應(yīng)急著陸過程中的飛行控制律。首先,本文應(yīng)用牛頓經(jīng)典力學(xué)理論,建立了樣例飛翼布局無人機(jī)的數(shù)學(xué)模型,并對飛機(jī)氣動(dòng)性能、機(jī)動(dòng)性能、操作性能和模態(tài)特性等進(jìn)行了分析研究,為無人機(jī)的導(dǎo)航與飛行控制律奠定基礎(chǔ)。其次,對無人機(jī)無動(dòng)力返回的軌跡進(jìn)行研究,將無動(dòng)力返場著陸的過程劃分為四個(gè)階段,并對每個(gè)階段的特點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)論述,設(shè)計(jì)出了返場制導(dǎo)策略與著陸航線。根據(jù)無人機(jī)飛行性能詳細(xì)分析研究了飛行高度和航向?qū)o動(dòng)力返場能力的影響,提出了判斷無人機(jī)是否有能力返場著陸條件判據(jù)。針對飛翼布局無動(dòng)力無人機(jī)對飛行控制魯棒性的要求,應(yīng)用RSLQR控制技術(shù),對應(yīng)急著陸過程中的無人機(jī)的控制控制律進(jìn)行了設(shè)計(jì),保證無人機(jī)能夠按照制導(dǎo)策略跟蹤應(yīng)急返場著陸航線。最后,為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的制導(dǎo)策略、著陸航線和飛行控制律,使用MATLAB軟件搭建了無人機(jī)飛行仿真環(huán)境,分別在典型無動(dòng)力條件下和飛機(jī)模型不確定、初始狀態(tài)不確定、風(fēng)干擾等條件下進(jìn)行了飛行仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的導(dǎo)航與制導(dǎo)策略、應(yīng)急著陸航線和飛行控制律滿足飛翼布局無人機(jī)無動(dòng)力應(yīng)急返場著陸要求。
【關(guān)鍵詞】：無人機(jī) 飛翼布局 無動(dòng)力著陸 飛行控制 制導(dǎo)策略 著陸航線
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V279;V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-15
• 第一章 緒論15-20
• 1.1 引言15-16
• 1.2 課題研究背景及意義16-18
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 本文研究內(nèi)容以及章節(jié)安排19-20
• 第二章 對象特性建模與分析20-35
• 2.1 對象特性建模20-29
• 2.1.1 對象描述20-21
• 2.1.2 假設(shè)條件和坐標(biāo)系21-22
• 2.1.3 剛體運(yùn)動(dòng)模型22-27
• 2.1.4 大氣環(huán)境模型27-29
• 2.2 對象特性分析29-34
• 2.2.1 氣動(dòng)性能29-30
• 2.2.2 機(jī)動(dòng)性能30-32
• 2.2.3 操縱特性32-33
• 2.2.4 模態(tài)特性33-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第三章 應(yīng)急著陸軌跡設(shè)計(jì)35-42
• 3.1 應(yīng)急著陸階段劃分35-40
• 3.1.1 航向校準(zhǔn)段36
• 3.1.2 直線下滑段36
• 3.1.3 能量管理段36-39
• 3.1.4 著陸段39-40
• 3.2 著陸段軌跡設(shè)計(jì)40-41
• 3.3 本章小結(jié)41-42
• 第四章 應(yīng)急著陸返場判斷條件42-47
• 4.1 應(yīng)急著陸返場判斷變量分析42-46
• 4.1.1 高度的影響42-44
• 4.1.2 高度和航向的影響44-45
• 4.1.3 返回判斷45-46
• 4.2 本章小結(jié)46-47
• 第五章 應(yīng)急著陸控制律設(shè)計(jì)47-63
• 5.1 RSLQR控制原理47-48
• 5.2 縱向控制律設(shè)計(jì)48-58
• 5.2.1 俯仰角控制器設(shè)計(jì)48-53
• 5.2.2 高度變化率控制器設(shè)計(jì)53-58
• 5.3 橫側(cè)向控制律設(shè)計(jì)58-62
• 5.3.1 控制律設(shè)計(jì)58-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第六章 應(yīng)急著陸仿真驗(yàn)證63-78
• 6.1 應(yīng)急著陸仿真環(huán)境63-66
• 6.2 魯棒性性仿真驗(yàn)證66-77
• 6.2.1 模型不確定性仿真驗(yàn)證66-69
• 6.2.2 初始狀態(tài)不確定性仿真驗(yàn)證69-71
• 6.2.3 風(fēng)干擾仿真驗(yàn)證71-77
• 6.3 本章小結(jié)77-78
• 第七章 總結(jié)與展望78-80
• 7.1 主要工作總結(jié)78
• 7.2 后續(xù)工作展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 致謝83-84
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84

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1 王宏倫;裴云峰;倪少波;邵星靈;;飛行器無動(dòng)力應(yīng)急著陸域和著陸軌跡設(shè)計(jì)[J];航空學(xué)報(bào);2014年05期

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本文編號：1105871