【摘要】：隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展,自主空中加油已經(jīng)成為衡量無(wú)人機(jī)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自主空中加油技術(shù),可以有效提高無(wú)人機(jī)的航程和航時(shí),擴(kuò)大無(wú)人機(jī)的使用范圍。在自主空中加油的過程中,對(duì)接段是風(fēng)險(xiǎn)最大也是最為重要的階段。在存在各種外界干擾的情況下,對(duì)接段對(duì)控制精度和安全性的要求很高,直接影響著加油設(shè)備對(duì)接的成功與否。本文主要針對(duì)無(wú)人機(jī)自主空中加油對(duì)接段的控制問題展開研究,主要內(nèi)容包括如下:首先進(jìn)行無(wú)人機(jī)自主空中加油系統(tǒng)的建模,介紹相關(guān)坐標(biāo)系、氣動(dòng)力模型、大氣模型等,建立了無(wú)人機(jī)的六自由度動(dòng)力學(xué)模型。其次,考慮到無(wú)人機(jī)空中加油的實(shí)際情況,建立了大氣紊流模型和加油錐套的運(yùn)動(dòng)模型。這是全文的基礎(chǔ)工作,為后面控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了數(shù)學(xué)模型。接著采用LQR方法設(shè)計(jì)了基于狀態(tài)觀測(cè)器的對(duì)接跟蹤控制系統(tǒng)。相對(duì)位置信息經(jīng)參考軌跡生成器的計(jì)算,實(shí)時(shí)生成一條光滑的軌跡用于無(wú)人機(jī)對(duì)加油錐套的跟蹤。通過設(shè)計(jì)狀態(tài)觀測(cè)器估算出無(wú)人機(jī)的參考狀態(tài)量和控制量,用LQR控制器控制無(wú)人機(jī)跟蹤錐套并完成對(duì)接。為提高控制精度,在上述基礎(chǔ)上加入積分環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)了改進(jìn)的LQR-PI控制器,并對(duì)這兩種控制器進(jìn)行仿真,分析比較其跟蹤精度和系統(tǒng)性能。然后針對(duì)實(shí)際對(duì)接過程中存在的各種不確定性干擾,設(shè)計(jì)了基于自適應(yīng)滑�？刂频膶�(duì)接控制系統(tǒng)以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。采用層疊結(jié)構(gòu),分別使用一階積分滑模和二階終端滑模的方法設(shè)計(jì)了無(wú)人機(jī)的姿態(tài)回路控制器。通過仿真分析,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制效果和穩(wěn)定性。最后對(duì)所設(shè)計(jì)的自主空中加油對(duì)接控制系統(tǒng)進(jìn)行了綜合仿真。在三種不同程度的大氣紊流干擾下,通過仿真驗(yàn)證,全面評(píng)估了各控制器在對(duì)接任務(wù)中的跟蹤性能和對(duì)接可行性,并對(duì)仿真結(jié)果做了對(duì)比分析。
【圖文】：

圖 1-1 硬管式加油管式的加油方法中，，如圖 1-2 所示，加油機(jī)尾部裝有一條長(zhǎng)長(zhǎng)端安裝了一個(gè)加油錐套。加油機(jī)保持穩(wěn)定的飛行高度，同時(shí)受，將加油插頭操縱進(jìn)入錐套中。當(dāng)探頭進(jìn)入錐套時(shí)，自動(dòng)耦加油。

- 2 -圖 1-2 軟管式加油軟管是靈活的，因此采用這種方法可以在存在較大的氣流干擾系統(tǒng)更簡(jiǎn)單，不需要有加油機(jī)中的操作員。這種加油方法非常加油軟管的靈活性也可以保證更安全的對(duì)接，因此軟管式加油人機(jī)。因此，研究無(wú)人機(jī)軟管式自主加油技術(shù)是未來空中加油無(wú)人機(jī)自主空中加油是一個(gè)復(fù)雜的過程，一般包括五個(gè)階段階段、對(duì)接階段、加油階段和退出階段[3]。合階段：指無(wú)人機(jī)從不同方位飛到指定加油區(qū)域，與加油機(jī)進(jìn)隊(duì)階段：指無(wú)人機(jī)在到達(dá)指定區(qū)域并于加油機(jī)會(huì)合后，在加油
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V279

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2675199