發(fā)布時間：2020-11-01 14:09

　　 相比于旋翼類(多旋翼,直升機)無人機,固定翼無人機具有航程遠,載重大的優(yōu)勢。因此,固定翼無人機在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但需要注意的是,相比于旋翼類無人機,固定翼無人機的起降傳統(tǒng)上通常需要固定的跑道�；蛘�,采用類似于開傘回收和氣囊緩沖回收等輔助的緩沖降落回收方式,但這類回收方式的實際效果并不好。當(dāng)前,因受限于上述固定翼無人機起降環(huán)境的限制,其應(yīng)用場景的靈活性較差。一旦其起降環(huán)境的限制得到解除,其應(yīng)用前景將會得到進一步地拓展。因此,對于固定翼無人機而言,發(fā)展高精度且高效率的回收降落方式就顯得尤為重要,這也成為了在無人機技術(shù)領(lǐng)域國內(nèi)外的熱門研究方向之一。針對這種固定翼無人機的降落回收應(yīng)用場景,本文首先提出了兩種回收方式的機械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計:單線式機背天鉤撞線回收方案和線網(wǎng)復(fù)合式機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人機的回收和中大型固定翼無人機的回收。顯然,這兩種撞線回收方案都對于無人機回收末段的高精度導(dǎo)航和控制系統(tǒng)在復(fù)雜風(fēng)場干擾下穩(wěn)定固定翼無人機的各項飛行參數(shù)提出了較高的要求。針對固定翼末段回收導(dǎo)航的高精度要求,本文提出了一種通過單目視覺導(dǎo)航方式提供無人機飛行位置信息的方法:由相機觀察一個形狀已知并且相對特定的坐標(biāo)系位置姿態(tài)信息已知的立體靶標(biāo),并由相機拍攝到的畫面通過數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)換和定位算法的解算得到無人機相對于該坐標(biāo)系的位置信息。同時,本文就這種定位算法在典型應(yīng)用場景下的誤差給予了分析。針對固定翼末段回收導(dǎo)航對于控制系統(tǒng)提出的要求,本文首先完成了復(fù)雜風(fēng)場模型的建立和仿真工作。同時完成了無人機飛行動力學(xué)模型的建立和飛行中所受到的力和力矩的計算工作。并根據(jù)小擾動的動力學(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,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,進行了整體的數(shù)學(xué)仿真實驗,初步驗證了在復(fù)雜風(fēng)力環(huán)境下固定翼無人機回收末段通過單目視覺導(dǎo)航及魯棒控制可以滿足撞線回收方式對于無人機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)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：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)部定滑輪組拖動捕獲網(wǎng)在回收滑道上與無人機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，阻攔繩與無人機直接作捕獲及減速，捕獲網(wǎng)完成對無人機的最終穩(wěn)定。阻攔繩網(wǎng)架相連，可拉動其同步滑動。置：安裝于回收滑道上。主要由帶減速阻尼片的卷筒和通過阻尼繩與捕獲網(wǎng)架相連，當(dāng)捕獲網(wǎng)架在阻攔繩拖動阻尼繩，使卷筒轉(zhuǎn)動。此時減速阻尼器會與減速阻尼片的滑動，以此實現(xiàn)對無人機動能的緩沖。架：安裝在地面、移動車上，主要由回收支架及其控用可折疊機械臂形式，工作時處于展開狀態(tài)，將阻攔機無人機進行捕獲。捕獲完成后機械臂式回收支架將無人，由工作人員進行后續(xù)操作。回收支架為可折疊式設(shè)計疊儲存，減少空間占用。
【參考文獻】

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本文編號：2865649