【摘要】：大載荷無人機憑借優(yōu)異的載重能力,在續(xù)航、運輸、執(zhí)行任務(wù)等方面有著卓越的綜合效能,近年來不斷受到人們的重視和青睞。作為無人機關(guān)鍵技術(shù)之一的自主著陸控制技術(shù),關(guān)系到無人機能否安全著陸有效回收,其研究意義非常深遠。本文以某大載荷無人機為研究對象,針對其著陸質(zhì)量構(gòu)型變化大、質(zhì)量參數(shù)難以準(zhǔn)確獲取的特點,研究了不同質(zhì)量構(gòu)型下的襟翼使用策略,并在使用襟翼的基礎(chǔ)上對自主著陸縱向控制策略進行改進和完善,提高了對象無人機在不同質(zhì)量構(gòu)型下著陸飛行狀態(tài)的一致性,并且實現(xiàn)了全質(zhì)量構(gòu)型下的安全著陸。本文首先在建立對象無人機模型的基礎(chǔ)上,進行了飛行特性分析。而后進行了無襟翼著陸控制策略的設(shè)計與分析,指出了該策略嚴(yán)重依賴質(zhì)量參數(shù)且無法實現(xiàn)全質(zhì)量構(gòu)型安全著陸的局限性,并詳細闡述了質(zhì)量參數(shù)誤差較大時影響著陸安全的具體原因。其次,針對無襟翼下無法全質(zhì)量構(gòu)型著陸的缺點,設(shè)計了定速調(diào)檔的襟翼使用策略,保證觸地速度安全的同時,提高了飛行狀態(tài)的一致性。針對質(zhì)量參數(shù)誤差過大導(dǎo)致觸地俯仰角安和下沉率安全性不足的問題,從改進控制律的角度出發(fā),采用串聯(lián)限幅的姿態(tài)控制以及基于直接力的觸地下沉率保護控制,有效提升了著陸觸地安全性。再次,針對按照質(zhì)量參數(shù)使用襟翼存在安全隱患且缺乏自主修正能力的問題,設(shè)計了自動襟翼控制策略,使無人機在進場平飛段就逐漸脫離質(zhì)量參數(shù)的依賴并通過控制律自主修正飛行狀態(tài)偏差,從源頭上提升著陸控制的自主性和安全性。最后,為了控制策略的快速驗證與應(yīng)用,設(shè)計開發(fā)了基于FixWingLib模型的等效仿真驗證環(huán)境,并在此基礎(chǔ)上進行了全質(zhì)量構(gòu)型以及多種干擾因素的組合仿真。仿真結(jié)果表明本文所設(shè)計的控制策略可以有效提高不同質(zhì)量無人機著陸狀態(tài)的一致性,并且實現(xiàn)了在包含質(zhì)量參數(shù)誤差以及各種干擾因素下的全質(zhì)量構(gòu)型安全著陸。
【圖文】：

載荷能力近 1000kg，其機身包含快卸鎖鉤貨倉和分布式載貨吊艙，不僅可以用于長航時飛行還可以執(zhí)行物流運輸、后勤補給等任務(wù)。圖1.1 “Altair”大載荷無人機 圖1.2 “雙尾蝎”大載荷無人機大載荷無人機利用獨特的機身結(jié)構(gòu)設(shè)計、輕盈的機身材料、強勁的動力裝置提升有效載荷，彌補了先前無人機載重能力不足的缺點。憑借優(yōu)異的載重能力，大載荷無人機可以攜帶更多的燃油及任務(wù)裝置、有更長的飛行續(xù)航能力、裝載更多物資，從而提升了續(xù)航、運輸、執(zhí)行任務(wù)的綜合效能，因此大載荷無人機不斷受到人們的重視和青睞[6]。相比于普通無人機，大載荷無人機在飛行時的質(zhì)量范圍較為寬泛，其燃油以及任務(wù)載荷配置會隨著執(zhí)行任務(wù)的不同靈活變化，

載荷能力近 1000kg，其機身包含快卸鎖鉤貨倉和分布式載貨吊艙，不僅可以用于長航時飛行還可以執(zhí)行物流運輸、后勤補給等任務(wù)。圖1.1 “Altair”大載荷無人機 圖1.2 “雙尾蝎”大載荷無人機大載荷無人機利用獨特的機身結(jié)構(gòu)設(shè)計、輕盈的機身材料、強勁的動力裝置提升有效載荷，彌補了先前無人機載重能力不足的缺點。憑借優(yōu)異的載重能力，大載荷無人機可以攜帶更多的燃油及任務(wù)裝置、有更長的飛行續(xù)航能力、裝載更多物資，從而提升了續(xù)航、運輸、執(zhí)行任務(wù)的綜合效能，因此大載荷無人機不斷受到人們的重視和青睞[6]。相比于普通無人機，大載荷無人機在飛行時的質(zhì)量范圍較為寬泛，，其燃油以及任務(wù)載荷配置會隨著執(zhí)行任務(wù)的不同靈活變化，
【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】：2019
【分類號】：V279;V249.1

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