本文關(guān)鍵詞：固定翼無人機多模型自適應(yīng)律研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展及其應(yīng)用范圍的不斷擴大，與無人機相關(guān)的技術(shù)研究已經(jīng)成為一個世界范圍內(nèi)的熱點。作為無人機控制系統(tǒng)的核心，對無人機自動控制算法的研究也在不斷深入。本文基于固定翼無人機運動系統(tǒng)的六自由度非線性模型，，結(jié)合使用PID控制器的航磁無人機的實際飛行試驗結(jié)果和多參數(shù)集整定規(guī)律，針對參數(shù)相對公開的F-16戰(zhàn)斗機，建立了基于MATLAB的仿真模型，并對其進行解耦、配平和線性化，從而獲得多線性模型集。在此基礎(chǔ)上，研究了應(yīng)用于無人機非線性運動系統(tǒng)的多模型控制算法，并結(jié)合無人機飛行動力學特性，選取合適的多模型切換策略，以保證基于多模型自適應(yīng)律的飛行控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明該控制算法可以較好的控制固定翼無人機穩(wěn)定飛行，達到了預期的效果。 本文首先介紹了所研究的控制對象——固定翼無人機的發(fā)展歷史，并簡述了無人機控制系統(tǒng)和各種控制算法。接下來討論了多模型自適應(yīng)律在無人機控制系統(tǒng)上的應(yīng)用現(xiàn)狀，從而引出本課題研究背景及意義，并概括了本文研究內(nèi)容和論文整體結(jié)構(gòu)。 接下來，在分析無人機各個基本運動參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過對通用固定翼無人機進行受力分析和力矩分析，建立了描述固定翼無人機的六自由度非線性數(shù)學模型。 然后，通過分析自行設(shè)計的航磁無人機自動駕駛儀PID控制算法和其他成熟自駕儀的控制算法，以及在多次野外實地飛行驗證和實驗中，對多參數(shù)集PID控制器所做的參數(shù)整定，進一步研究了在飛行控制中控制器參數(shù)切換的主要影響因素。 在以上研究的基礎(chǔ)上，以參考飛行器為藍本，搭建完成了基于MATLAB的仿真模型，同時對模型進行了包括解耦、配平和線性化在內(nèi)的數(shù)學分析，從而建立了MATLAB下的多線性模型集。在此基礎(chǔ)上，研究了多模型自適應(yīng)律在固定翼非線性動態(tài)上的控制應(yīng)用，并通過仿真驗證，證明無論是對縱向還是橫側(cè)向運動的控制，多模型自適應(yīng)控制器都達到了預期的效果。同時配合本文提出的最優(yōu)路徑導航算法，對飛行航線的仿真也表明，該控制方法可以發(fā)揮穩(wěn)定的控制效果。 最后，本文結(jié)尾對所做的工作進行了總結(jié)，同時提出了未來的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：固定翼無人機 六自由度非線性模型 自動駕駛儀 多模型自適應(yīng)律
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V249;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 無人機發(fā)展歷史簡述10-11
• 1.2 無人機飛行控制系統(tǒng)發(fā)展簡述11-12
• 1.3 多模型自適應(yīng)律研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 課題研究背景14-16
• 1.5 課題研究意義和研究內(nèi)容16-18
• 第2章 固定翼無人機數(shù)學模型18-26
• 2.0 引言18
• 2.1 無人機建�；A(chǔ)18-22
• 2.1.1 無人機坐標系的建立18-19
• 2.1.2 無人機基本特征概述19-22
• 2.2 無人機非線性運動方程的建立22-25
• 2.2.1 動力學方程的假設(shè)條件22-23
• 2.2.2 受力分析及力矩分析23-24
• 2.2.3 六自由度非線性模型24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 固定翼無人機 PID 控制器多參數(shù)集整定26-37
• 3.1 引言26-27
• 3.2 航磁無人機 PID 飛行控制算法27-29
• 3.3 航磁無人機縱向通道控制律29-31
• 3.4 航磁無人機橫側(cè)向通道控制律31-33
• 3.5 野外試飛和多參數(shù)集整定33-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第4章 固定翼無人機多模型自適應(yīng)律研究37-58
• 4.1 引言37
• 4.2 多模型自適應(yīng)律總體設(shè)計37-38
• 4.3 基于 MATLAB 的多模型集建立38-45
• 4.3.1 基本參數(shù)38-41
• 4.3.2 大氣環(huán)境模型及發(fā)動機推力的計算41
• 4.3.3 空氣動力系數(shù)的計算41-42
• 4.3.4 配平、解耦以及線性化模型集的建立42-45
• 4.4 縱向通道多模型控制器設(shè)計45-51
• 4.4.1 速度/俯仰角閉環(huán)多模型控制器設(shè)計47-50
• 4.4.2 高度閉環(huán)多模型控制器設(shè)計50-51
• 4.5 橫側(cè)向通道多模型控制器設(shè)計51-53
• 4.5.1 滾轉(zhuǎn)角/側(cè)滑角閉環(huán)多模型控制器設(shè)計52-53
• 4.5.2 航向角閉環(huán)多模型控制器設(shè)計53
• 4.6 導航算法的改進53-57
• 4.7 定性分析系統(tǒng)穩(wěn)定性57
• 4.8 本章小結(jié)57-58
• 第5章 固定翼無人機多模型控制系統(tǒng)仿真58-72
• 5.1 縱向通道仿真結(jié)果58-62
• 5.2 橫側(cè)向通道仿真結(jié)果62-66
• 5.3 飛行航線仿真結(jié)果66-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻74-78
• 附錄78-84
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單84-85
• 致謝85-86

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：固定翼無人機多模型自適應(yīng)律研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：257113