相比于旋翼類(lèi)(多旋翼,直升機(jī))無(wú)人機(jī),固定翼無(wú)人機(jī)具有航程遠(yuǎn),載重大的優(yōu)勢(shì)。因此,固定翼無(wú)人機(jī)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但需要注意的是,相比于旋翼類(lèi)無(wú)人機(jī),固定翼無(wú)人機(jī)的起降傳統(tǒng)上通常需要固定的跑道。或者,采用類(lèi)似于開(kāi)傘回收和氣囊緩沖回收等輔助的緩沖降落回收方式,但這類(lèi)回收方式的實(shí)際效果并不好。當(dāng)前,因受限于上述固定翼無(wú)人機(jī)起降環(huán)境的限制,其應(yīng)用場(chǎng)景的靈活性較差。一旦其起降環(huán)境的限制得到解除,其應(yīng)用前景將會(huì)得到進(jìn)一步地拓展。因此,對(duì)于固定翼無(wú)人機(jī)而言,發(fā)展高精度且高效率的回收降落方式就顯得尤為重要,這也成為了在無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外的熱門(mén)研究方向之一。針對(duì)這種固定翼無(wú)人機(jī)的降落回收應(yīng)用場(chǎng)景,本文首先提出了兩種回收方式的機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì):單線式機(jī)背天鉤撞線回收方案和線網(wǎng)復(fù)合式機(jī)背天鉤撞線回收方案。這兩種方案分別適用于小型固定翼無(wú)人機(jī)的回收和中大型固定翼無(wú)人機(jī)的回收。顯然,這兩種撞線回收方案都對(duì)于無(wú)人機(jī)回收末段的高精度導(dǎo)航和控制系統(tǒng)在復(fù)雜風(fēng)場(chǎng)干擾下穩(wěn)定固定翼無(wú)人機(jī)的各項(xiàng)飛行參數(shù)提出了較高的要求。針對(duì)固定翼末段回收導(dǎo)航的高精度要求,本文提出了一種通過(guò)單目視覺(jué)導(dǎo)航方式提供無(wú)人機(jī)飛行位置信息的方法:由相機(jī)觀察一個(gè)形狀已知并且相對(duì)特定的坐標(biāo)系位置姿態(tài)信息已知的立體靶標(biāo),并由相機(jī)拍攝到的畫(huà)面通過(guò)數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)換和定位算法的解算得到無(wú)人機(jī)相對(duì)于該坐標(biāo)系的位置信息。同時(shí),本文就這種定位算法在典型應(yīng)用場(chǎng)景下的誤差給予了分析。針對(duì)固定翼末段回收導(dǎo)航對(duì)于控制系統(tǒng)提出的要求,本文首先完成了復(fù)雜風(fēng)場(chǎng)模型的建立和仿真工作。同時(shí)完成了無(wú)人機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)模型的建立和飛行中所受到的力和力矩的計(jì)算工作。并根據(jù)小擾動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程,基于狀態(tài)反饋H∞最優(yōu)控制方法分別完成了縱向飛行控制器和橫側(cè)向飛行控制器的設(shè)計(jì),以及分析工作。最后,本文結(jié)合上述各部分內(nèi)容的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行了整體的數(shù)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn),初步驗(yàn)證了在復(fù)雜風(fēng)力環(huán)境下固定翼無(wú)人機(jī)回收末段通過(guò)單目視覺(jué)導(dǎo)航及魯棒控制可以滿(mǎn)足撞線回收方式對(duì)于無(wú)人機(jī)末段回收階段提出的精度要求。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：V279;V249
【部分圖文】：

捕獲網(wǎng)架安裝在回收滑道上，并可以在滑道道內(nèi)部定滑輪組拖動(dòng)捕獲網(wǎng)在回收滑道上與無(wú)人機(jī)同步速阻尼片的卷筒安裝在滑道內(nèi)部，與捕獲網(wǎng)相連。及捕獲網(wǎng)：安裝于回收滑道上，阻攔繩與無(wú)人機(jī)直接作捕獲及減速，捕獲網(wǎng)完成對(duì)無(wú)人機(jī)的最終穩(wěn)定。阻攔繩網(wǎng)架相連，可拉動(dòng)其同步滑動(dòng)。置：安裝于回收滑道上。主要由帶減速阻尼片的卷筒和通過(guò)阻尼繩與捕獲網(wǎng)架相連，當(dāng)捕獲網(wǎng)架在阻攔繩拖動(dòng)阻尼繩，使卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)減速阻尼器會(huì)與減速阻尼片的滑動(dòng)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)動(dòng)能的緩沖。架：安裝在地面、移動(dòng)車(chē)上，主要由回收支架及其控用可折疊機(jī)械臂形式，工作時(shí)處于展開(kāi)狀態(tài)，將阻攔機(jī)無(wú)人機(jī)進(jìn)行捕獲。捕獲完成后機(jī)械臂式回收支架將無(wú)人，由工作人員進(jìn)行后續(xù)操作。回收支架為可折疊式設(shè)計(jì)疊儲(chǔ)存，減少空間占用。
【參考文獻(xiàn)】

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1 高志峰;;基于四元數(shù)法的艦載無(wú)人機(jī)回收系統(tǒng)測(cè)高技術(shù)研究[J];航天返回與遙感;2013年06期

2 何慧;;基于混合H_2/H_∞魯棒控制的無(wú)人機(jī)著陸控制律研究[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2013年23期

3 寧雷鳴;張紅英;秦福德;童明波;;無(wú)人機(jī)傘降回收過(guò)程動(dòng)力學(xué)建模與仿真[J];航天返回與遙感;2012年05期

4 薛騁豪;王田苗;張以成;梁建宏;;小型固定翼無(wú)人機(jī)定點(diǎn)降落軌跡跟蹤與控制[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2012年03期

5 吳佳凱;馬曉平;孫林峰;;無(wú)人機(jī)繩鉤回收系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)[J];航空計(jì)算技術(shù);2012年03期

6 杜娟;李儼;;基于混合PID/H_∞的無(wú)人機(jī)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎控制律設(shè)計(jì)[J];飛行力學(xué);2011年03期

7 陳學(xué)義;何慶;姜勇;馬大為;;無(wú)人機(jī)回收技術(shù)及其發(fā)展[J];飛航導(dǎo)彈;2011年04期

8 馬文君;錢(qián)小燕;吳慧中;湯楊;;一種數(shù)碼相機(jī)的等效焦距測(cè)試方法[J];南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年03期

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1 謝吉海;小型固定翼無(wú)人機(jī)制導(dǎo)系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)[D];重慶大學(xué);2016年

2 劉長(zhǎng)秀;小型無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)撞網(wǎng)技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2016年

3 付凱;毫米波無(wú)人機(jī)回收系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2014年

4 張琴;基于序列圖像的固定翼無(wú)人機(jī)著陸跑道識(shí)別與跟蹤研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

5 郭玲;強(qiáng)擾動(dòng)下飛翼飛機(jī)著陸控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

6 俞瑋;變化風(fēng)場(chǎng)的建模與大展弦比無(wú)人機(jī)飛行仿真[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2865649