【摘要】：隨著科技不斷進(jìn)步,無人機在軍事領(lǐng)域以及民用領(lǐng)域的使用頻率越來越高,用途越來越廣,隨之而來的問題就是如何提高無人機的自主飛行控制性能。無人機的飛行控制系統(tǒng)設(shè)計問題屬于非線性控制系統(tǒng)設(shè)計范疇。隨著近代控制技術(shù)的發(fā)展,誕生了很多將非線性系統(tǒng)線性化的方法。非線性動態(tài)逆方法在整個飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計中具有很大的靈活性以適應(yīng)飛行器模型的變化,并且能夠滿足像大迎角、超機動這樣的非常規(guī)控制要求,因而是眾多線性化方法中比較好的一種方法。本文以某小型鴨式布局無人機為研究對象,首先針對鴨式布局無人機進(jìn)行控制對象建模,建立了無人機的三維模型,分析了無人機的空氣動力學(xué)特性,建立了氣動模型,在此基礎(chǔ)之上推導(dǎo)了無人機的運動學(xué)和動力學(xué)方程;接著應(yīng)用非線性動態(tài)逆方法將小型鴨式布局無人機非線性控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為線性控制系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上研究無人機的操控方法和飛行力學(xué)特性,提出了一種基于直接位置坐標(biāo)的無人機飛行軌跡控制方法,設(shè)計了無人機自主飛行控制律;最后應(yīng)用MATLAB對無人機自主飛行過程進(jìn)行仿真。結(jié)果表明,應(yīng)用動態(tài)逆方法設(shè)計的小型鴨式布局無人機控制律兩個內(nèi)回路系統(tǒng)比較穩(wěn)定,超調(diào)量小,沒有振蕩并且響應(yīng)時間合理,而外回路可以很好地保障軌跡跟蹤的準(zhǔn)確性。
[Abstract]:With the development of science and technology, unmanned aerial vehicle (UAV) is used more and more frequently in military and civilian fields. The following problem is how to improve the autonomous flight control performance of UAV. The design of UAV flight control system belongs to nonlinear control system design. With the development of modern control technology, many methods to linearize nonlinear systems have emerged. The nonlinear dynamic inverse method has great flexibility in the design of the whole aircraft control system to adapt to the change of the aircraft model, and can satisfy the unconventional control requirements such as high angle of attack and super maneuverability. Therefore, it is a better method among many linearization methods. In this paper, a small duck layout UAV is taken as the research object. Firstly, the control object of the Duck layout UAV is modeled, the three-dimensional model of the UAV is established, the aerodynamics characteristics of the UAV are analyzed, and the aerodynamic model is established. On this basis, the kinematics and dynamics equations of UAV are derived. Then the nonlinear dynamic inverse method is used to transform the nonlinear control system of the small duck layout UAV into a linear control system. On this basis, the control method and flight mechanics characteristics of the UAV are studied. A method of UAV flight trajectory control based on direct position coordinate is proposed, and the autonomous flight control law of UAV is designed. Finally, the autonomous flight process of UAV is simulated by MATLAB. The results show that the two inner loop systems of the control law of the small duck layout UAV designed by the dynamic inverse method are stable, small overshoot, no oscillation and reasonable response time, and the external loop can guarantee the accuracy of trajectory tracking.
【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】：V249.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 辛健成;美國海軍無人機發(fā)展歷程[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2000年05期

2 時兆峰;以色列組建專門的無人機管理部門[J];飛航導(dǎo)彈;2001年10期

3 徐文;俄羅斯的無人機系統(tǒng)——格蘭特[J];飛航導(dǎo)彈;2003年07期

4 何一波;各國使用的主要輕型無人機[J];飛航導(dǎo)彈;2003年11期

5 馬曉平;系統(tǒng)工程學(xué)在無人機研制中的應(yīng)用[J];航空科學(xué)技術(shù);2003年04期

6 柯邊;“影子200”戰(zhàn)術(shù)無人機[J];航天電子對抗;2003年06期

7 溫羨嶠,李英;從美國無人機的發(fā)展來看無人機在未來戰(zhàn)爭中的應(yīng)用前景[J];現(xiàn)代防御技術(shù);2003年05期

8 王永壽;日本無人機的研究開發(fā)現(xiàn)狀與動向[J];飛航導(dǎo)彈;2003年08期

9 袁剛輝;徐志紅;;不斷壯大的俄羅斯無人機家族[J];現(xiàn)代兵器;2003年02期

10 徐文;俄羅斯無人機的發(fā)展現(xiàn)狀[J];飛航導(dǎo)彈;2004年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王林;張慶杰;朱華勇;沈林成;;遠(yuǎn)程異地多無人機系統(tǒng)控制權(quán)切換技術(shù)研究[A];2009中國控制與決策會議論文集（3）[C];2009年

2 譚健美;張琚;閆娟;;信息無人機系統(tǒng)——無人機發(fā)展史上新的里程碑[A];第二屆中國航空學(xué)會青年科技論壇文集[C];2006年

3 黃愛鳳;鄧克緒;;民用無人機發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)[A];第九屆長三角科技論壇——航空航天科技創(chuàng)新與長三角經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展分論壇論文集[C];2012年

4 劉長亮;;無人機發(fā)動機氣道開度自適應(yīng)機構(gòu)的設(shè)計與實現(xiàn)[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第三分冊）[C];2009年

5 丁霖;;無人機系統(tǒng)人機交互界面淺析[A];探索 創(chuàng)新 交流（第4集）——第四屆中國航空學(xué)會青年科技論壇文集[C];2010年

6 劉澤坤;呂繼淮;;艦載無人機系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性[A];人—機—環(huán)境系統(tǒng)工程創(chuàng)立20周年紀(jì)念大會暨第五屆全國人—機—環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

7 葉烽;宋祖勛;;無人機系統(tǒng)電磁兼容性測試研究[A];第十四屆全國電磁兼容學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

8 易當(dāng)祥;呂國志;沈玲玲;;多級路況下車載無人機疲勞載荷仿真[A];第十二屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

9 錢正祥;金繼才;楊鷺怡;;未來局部戰(zhàn)爭中反無人機作戰(zhàn)對策研究[A];探索創(chuàng)新交流－－中國航空學(xué)會青年科技論壇文集[C];2004年

10 高鵬騏;晏磊;趙紅穎;何定洲;;無人機遙感控制平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[A];第十五屆全國遙感技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文摘要集[C];2005年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 洪山;法國、德國和西班牙簽約共同研發(fā)三國無人機系統(tǒng)[N];中國航空報;2007年

2 崔璽康;對抗無人機所面臨的新挑戰(zhàn)[N];中國航空報;2007年

3 林英;無人機將進(jìn)入現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)領(lǐng)域[N];光明日報;2007年

4 本報記者 陳永杰　馬佳;中國無人機亮相：戰(zhàn)爭“零傷亡”將實現(xiàn)[N];北京科技報;2008年

5 祖茜楓;“綜合者”：攜帶小導(dǎo)彈的小無人機[N];中國國防報;2008年

6 王磊;印度期望打造強大無人機部隊[N];學(xué)習(xí)時報;2009年

7 李荔;無人機“俯瞰”黃河災(zāi)情[N];北京科技報;2011年

8 本報記者 宋斌斌;我國無人機應(yīng)用高端化趨勢明顯[N];中國工業(yè)報;2011年

9 吳飛;反恐十年無人機扶搖直上[N];中國航空報;2011年

10 司古;美無人機遭神秘病毒入侵[N];國防時報;2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉洋;動態(tài)環(huán)境中的無人機路徑規(guī)劃研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

2 高九州;無人機自主著陸控制[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所);2016年

3 楊永明;無人機遙感系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取與處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

4 孫小雷;基于多階段航跡預(yù)測的無人機任務(wù)規(guī)劃方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 張艷超;農(nóng)田信息低空遙感中圖像采集與處理的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2016年

6 陳巖;蟻群優(yōu)化理論在無人機戰(zhàn)術(shù)控制中的應(yīng)用研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

7 林林;基于協(xié)同機制的多無人機任務(wù)規(guī)劃研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

8 劉春陽;無人機隱身技術(shù)若干問題研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 王小剛;非線性濾波方法在無人機相對導(dǎo)航上的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

10 黃國勇;變推力軸線無人機飛行控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙敏;分布式多類型無人機協(xié)同任務(wù)分配研究及仿真[D];南京理工大學(xué);2009年

2 劉志花;無人機故障預(yù)測與健康管理技術(shù)研究[D];北京化工大學(xué);2010年

3 劉愛兵;可變形無人機設(shè)計[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 易姝姝;無人機飛行場景及數(shù)據(jù)的可視化仿真與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2010年

5 張佳璐;無人機項目綜合評價研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

6 趙志鴻;某型無人機雙發(fā)火箭助推發(fā)射動力學(xué)建模與仿真研究[D];南京理工大學(xué);2007年

7 李建華;某無人機發(fā)射系統(tǒng)技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2008年

8 戴世通;無人機飛行可視化仿真系統(tǒng)設(shè)計[D];西安理工大學(xué);2008年

9 曹攀峰;敵對與非敵對環(huán)境下無人機群的協(xié)同搜索路徑與策略研究[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

10 張錫憲;無人機測控中數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2009年

，

本文編號：2353506