本文關(guān)鍵詞：無人直升機自主著艦關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：無人直升機具有能垂直起降、定點懸停和能低空/低速執(zhí)行任務(wù)等優(yōu)點,是艦載機的最佳選擇。然而,由于技術(shù)的限制,只有少數(shù)艦載無人直升機正式裝備使用。論文深入研究了無人直升機自主著艦過程中的關(guān)鍵技術(shù),為自主著艦提供了參考和新的控制思路。論文以無人直升機為被控對象,自主著艦為工程依托,著重研究現(xiàn)代控制方法在其中的應用。研究了艦載無人直升機的國內(nèi)外現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù);設(shè)計了無人直升機自主著艦策略,給出了相關(guān)數(shù)學模型;采用基于改進多目標優(yōu)化的顯模型H_∞回路成形控制算法對姿態(tài)進行了控制律設(shè)計;根據(jù)高度分段策略設(shè)計了返航進場基準軌跡,采用一種改進的自抗擾控制進行軌跡跟蹤控制;對甲板運動與補償技術(shù)進行了研究,提出了一種實時預估算法;采用動態(tài)解耦控制來抑制艦尾流;對論文設(shè)計的策略和算法進行了半物理仿真驗證。論文主要創(chuàng)新點如下:1.針對著艦策略難以制定的問題,提出了一種“三階段”無人直升機自主著艦策略:“返航進場”-“懸停跟進”-“快速著艦”,并設(shè)計了自主著艦系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。2.針對強耦合問題和魯棒性的要求,提出了一種基于改進多目標優(yōu)化的顯模型H_∞回路成形控制算法。在顯模型跟蹤控制的基礎(chǔ)上,引入H_∞回路成形算法;采用多目標遺傳算法對后置補償器權(quán)函數(shù)進行確定;引入改進的模擬退火法和改進的小生境技術(shù),提高局部搜索能力增強種群的多樣性。實驗結(jié)果表明:所提出的算法提高了優(yōu)化算法的效率,有效地抑制了各通道之間的耦合,增強了系統(tǒng)的魯棒性。3.針對高精度的軌跡跟蹤控制問題,提出了一種基于改進Vague集的自抗擾控制算法。直接觀測最先受到擾動的狀態(tài)量而不直接觀測控制量,去除非線性組合中的積分項,提高動態(tài)響應;對非線性組合參數(shù)確定時,引入Vague集相似度量理論,在“雙論域”的基礎(chǔ)上設(shè)計推理規(guī)則,改進相似度計算函數(shù)。實驗結(jié)果表明:改進后的算法具有較高的跟蹤精度和動態(tài)響應速度。4.針對航跡安全問題,提出一種基于高度分段策略的基準軌跡設(shè)計。采用運動學公式對基準軌跡進行推導,保證無人直升機任何時刻均可以切入下滑軌跡且不掉入雷達導引盲區(qū)之內(nèi)。5.針對著艦時機難以準確確定的問題,提出了一種基于限定記憶的LSM-AIC-AR(n)算法。提出了“靜息期”的概念,量化著艦限制條件;捕捉“靜息期”時,結(jié)合時間序列法和限定記憶法,實現(xiàn)實時遞推預估。實驗結(jié)果表明:提出的甲板運動預估算法能夠準確預估5s。
【學位授予單位】：西北工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：E926.396

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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3 周振雄;曲永印;楊建東;劉德君;;采用改進型自抗擾控制器的平面磁軸承懸浮控制[J];電工技術(shù)學報;2010年06期

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本文編號：1230077