【摘要】：無人機(jī)進(jìn)場著艦危險(xiǎn)性較高、難度較大,海上著艦環(huán)境復(fù)雜多變,著艦過程中的飛行控制系統(tǒng)作為自動(dòng)著艦系統(tǒng)的內(nèi)環(huán),具有控制飛機(jī)姿態(tài)保持飛機(jī)平穩(wěn)下滑的重要作用。本文主要針對(duì)國內(nèi)某型固定翼無人機(jī)進(jìn)行飛行控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)工作。首先,構(gòu)造固定翼無人機(jī)六自由度全量非線性模型;并提出最小能量函數(shù)法,對(duì)無人機(jī)著艦階段各個(gè)狀態(tài)量進(jìn)行配平,驗(yàn)證平衡態(tài)時(shí)各個(gè)狀態(tài)量穩(wěn)定性較好,精確度較高,能夠滿足著艦要求。其次,針對(duì)固定翼無人機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)駕駛儀。將無人機(jī)配平狀態(tài)做為非線性模型線性化的基準(zhǔn)狀態(tài),應(yīng)用小擾動(dòng)線性化方法對(duì)無人機(jī)非線性模型進(jìn)行線性化,確定控制對(duì)象。對(duì)無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀由內(nèi)而外設(shè)計(jì)其回路結(jié)構(gòu),并進(jìn)行參數(shù)整定,驗(yàn)證設(shè)計(jì)駕駛儀對(duì)階躍信號(hào)的響應(yīng)狀態(tài)。然后,針對(duì)固定翼無人機(jī)的本體特性,設(shè)計(jì)了維持迎交恒定的進(jìn)場動(dòng)力補(bǔ)償裝置。在最小能量函數(shù)配平法的基礎(chǔ)上對(duì)配平方法進(jìn)行改進(jìn),應(yīng)用無人機(jī)非線性模型尋找多組平衡狀態(tài),研究其速度阻力曲線,證明該固定翼無人機(jī)需要設(shè)計(jì)進(jìn)場動(dòng)力補(bǔ)償裝置。對(duì)無人機(jī)維持迎交恒定的進(jìn)場動(dòng)力補(bǔ)償裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)整定。對(duì)高度變化率進(jìn)行單位階躍輸入,驗(yàn)證完成該設(shè)計(jì)工作后,整個(gè)飛控系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。最后,分析無人機(jī)著艦過程可能面對(duì)的隨機(jī)干擾風(fēng),根據(jù)軍標(biāo)MIL-HDBK-1797提取出自由大氣紊流和艦尾隨機(jī)紊流,驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的無人機(jī)飛控系統(tǒng)可以在一定程度上抵抗住著艦過程中可能出現(xiàn)的干擾。在風(fēng)場下,利用遺傳算法對(duì)無人機(jī)飛控系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)。最后與擾流場下尋優(yōu)前的飛控系統(tǒng)響應(yīng)對(duì)比,驗(yàn)證參數(shù)尋優(yōu)后系統(tǒng)具備更強(qiáng)的抑制紊流的能力。
【圖文】：

圖 1.1 噴火艦載機(jī) 圖 1.2 F4F 艦載機(jī)20 世紀(jì) 50 年代中期，以美國的 F-8（Crusader）為代表，艦載機(jī)開始使用后掠翼式的機(jī)型，這樣可以達(dá)到提高戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)動(dòng)性能的作用。F-8 由于具有很多優(yōu)良的性能，至今仍在被某些國家使用。20 世紀(jì) 60 年代開始，海軍部隊(duì)開始裝配一些具有良好作戰(zhàn)性能的艦載機(jī)，例如：美國的 A-6、F-4 和英國的“海盜”艦載機(jī)。伴隨著各國開始意識(shí)到航空母艦在海上作戰(zhàn)中的重要作用，世界范圍內(nèi)都開始快速發(fā)展航空母艦-艦載機(jī)體系，一般艦載機(jī)已經(jīng)不能滿足海軍的需求。因此，1960 年開始，由美國開始研制完成的 EA-6A 型艦載機(jī)、E-2 型艦載機(jī)和 S-3 型艦載機(jī)開始完成包括偵查預(yù)警和驅(qū)趕攻擊等工作。在當(dāng)時(shí)，美軍已經(jīng)可以初步實(shí)現(xiàn)航空母艦-艦載機(jī)作戰(zhàn)系統(tǒng)。在 21 世紀(jì)初，美國對(duì)伊拉克開啟大規(guī)模武裝打擊行動(dòng)，在這場區(qū)域戰(zhàn)爭中，美軍運(yùn)用了 S-3 型艦載機(jī)和“林肯”號(hào)航空母艦對(duì)伊拉克進(jìn)行打擊，在航空母艦上美軍還協(xié)調(diào)了各種艦載機(jī)、偵察機(jī)、反潛機(jī)等，顯示了航空母艦作戰(zhàn)群的強(qiáng)大威力。在科技日新月異的今天，美國作為世界航母發(fā)展的佼佼者，目前仍在服役的主要機(jī)型有：E-2 型預(yù)警機(jī)、EA-6B 型艦載機(jī)、S-3 型反潛機(jī)、F-14 型艦載機(jī)和 F-18 型艦載機(jī)。而作為第五代戰(zhàn)斗機(jī)，F(xiàn)-35 也擁有艦載機(jī)型，備受矚目的 X-47B 無人機(jī)也在航空母艦戰(zhàn)斗群中。在其他擁有航母的國家中，英國、法國、俄羅斯等也擁有較強(qiáng)的在航

圖 1.1 噴火艦載機(jī) 圖 1.2 F4F 艦載機(jī)20 世紀(jì) 50 年代中期，以美國的 F-8（Crusader）為代表，艦載機(jī)開始使用后掠翼式的機(jī)型，這樣可以達(dá)到提高戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)動(dòng)性能的作用。F-8 由于具有很多優(yōu)良的性能，至今仍在被某些國家使用。20 世紀(jì) 60 年代開始，海軍部隊(duì)開始裝配一些具有良好作戰(zhàn)性能的艦載機(jī)，例如：美國的 A-6、F-4 和英國的“海盜”艦載機(jī)。伴隨著各國開始意識(shí)到航空母艦在海上作戰(zhàn)中的重要作用，世界范圍內(nèi)都開始快速發(fā)展航空母艦-艦載機(jī)體系，一般艦載機(jī)已經(jīng)不能滿足海軍的需求。因此，1960 年開始，由美國開始研制完成的 EA-6A 型艦載機(jī)、E-2 型艦載機(jī)和 S-3 型艦載機(jī)開始完成包括偵查預(yù)警和驅(qū)趕攻擊等工作。在當(dāng)時(shí)，美軍已經(jīng)可以初步實(shí)現(xiàn)航空母艦-艦載機(jī)作戰(zhàn)系統(tǒng)。在 21 世紀(jì)初，美國對(duì)伊拉克開啟大規(guī)模武裝打擊行動(dòng)，在這場區(qū)域戰(zhàn)爭中，美軍運(yùn)用了 S-3 型艦載機(jī)和“林肯”號(hào)航空母艦對(duì)伊拉克進(jìn)行打擊，，在航空母艦上美軍還協(xié)調(diào)了各種艦載機(jī)、偵察機(jī)、反潛機(jī)等，顯示了航空母艦作戰(zhàn)群的強(qiáng)大威力。在科技日新月異的今天，美國作為世界航母發(fā)展的佼佼者，目前仍在服役的主要機(jī)型有：E-2 型預(yù)警機(jī)、EA-6B 型艦載機(jī)、S-3 型反潛機(jī)、F-14 型艦載機(jī)和 F-18 型艦載機(jī)。而作為第五代戰(zhàn)斗機(jī)，F(xiàn)-35 也擁有艦載機(jī)型，備受矚目的 X-47B 無人機(jī)也在航空母艦戰(zhàn)斗群中。在其他擁有航母的國家中，英國、法國、俄羅斯等也擁有較強(qiáng)的在航
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V279;V249.1

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10 呂迅z

本文編號(hào)：2637536