近年來,隨著我國航母力量的不斷發(fā)展壯大,無人機上艦已成為一種必然趨勢。本文作為艦載無人機著艦的前期算法驗證,以某大展弦比無人機為控制對象,旨在研究一種高精度的軌跡跟蹤控制方法,解決定點著陸的引導與控制問題。主要內(nèi)容包括:(1)建立了包含風擾動參數(shù)的動力學和運動學方程,結(jié)合無人機的氣動特性、操穩(wěn)特性和下滑能力分析了風擾動對著陸性能的影響。(2)針對定點著陸對軌跡跟蹤的高精度要求,基于觸地俯仰角、下沉率和速度等約束將著陸軌跡線進行了分段設(shè)計,提出了一種基于高度、前向距離和側(cè)向位置的三維軌跡導引律,以解決無人機著陸的多方位引導問題。(3)針對模型不確定性和有界擾動問題,應(yīng)用魯棒伺服和模型參考自適應(yīng)設(shè)計了內(nèi)環(huán)俯仰角控制律;外環(huán)則基于高度和前向距離來設(shè)計縱向二維位置控制器,實現(xiàn)了對下滑軌跡的精確跟蹤。同時,在發(fā)動機通道設(shè)計了空速閉環(huán)控制律,解決了著陸時低動壓穩(wěn)定飛行問題。(4)針對橫側(cè)向荷蘭滾阻尼偏弱和螺旋模態(tài)不穩(wěn)定問題,首先設(shè)計了增穩(wěn)控制律;然后考慮到橫向非線性耦合嚴重,使用動態(tài)逆自適應(yīng)控制設(shè)計了內(nèi)環(huán)滾轉(zhuǎn)角控制律;外環(huán)則采用以側(cè)偏控制為主、航向校準為輔的控制架構(gòu),實現(xiàn)了無人機的無側(cè)偏、無航向誤差著陸。最后,在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了數(shù)值仿真環(huán)境,完成了定點著陸仿真驗證。仿真結(jié)果表明,在保證著陸精度和安全的前提下,本文設(shè)計的控制方案至少具備抑制5級風擾的能力,能夠滿足定點著陸對著陸誤差和魯棒性的要求。
【學位單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：V279;V249
【部分圖文】：

第一章 緒論1.1 引言近年來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展與軍民兩用的需求牽引，無人機進入了蓬勃發(fā)展的黃金期；與此同時，現(xiàn)代戰(zhàn)爭也正朝信息化、高科技轉(zhuǎn)型。早期傳統(tǒng)布局的無人機由于滯空時間較短，飛行高度低，偵察覆蓋面積有限，不能連續(xù)獲取戰(zhàn)場信息，甚至會造成情報盲區(qū)，因此不再能適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)場的需求。為了增強無人機的續(xù)航能力，采用大展弦比氣動布局的高空長航時無人機應(yīng)運而生[1]。長航時一直是無人機研制的一個重要性能指標，大展弦比無人機因翼展較寬、機翼面積較大、升力充足，而擁有十分良好的巡航性能，所以其一經(jīng)問世便受到世界各國的青睞。以中國、美國及以色列等為代表的無人機技術(shù)強國更是相繼推出了自己的多款明星產(chǎn)品，在國際軍貿(mào)市場上掀起了一場無人機熱潮。例如，美國的“全球鷹”、“捕食者”無人機，以色列的“蒼鷺”、“赫爾梅斯”無人機以及我國的“翼龍”、“彩虹”系列無人機均在實際戰(zhàn)場上表現(xiàn)出優(yōu)異的作戰(zhàn)能力。但當前大展弦比長航時無人機多以執(zhí)行情報偵察、火力打擊和戰(zhàn)場評估等常規(guī)作戰(zhàn)任

第一章 緒論1.1 引言近年來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展與軍民兩用的需求牽引，無人機進入了蓬勃發(fā)展的黃金期；與此同時，現(xiàn)代戰(zhàn)爭也正朝信息化、高科技轉(zhuǎn)型。早期傳統(tǒng)布局的無人機由于滯空時間較短，飛行高度低，偵察覆蓋面積有限，不能連續(xù)獲取戰(zhàn)場信息，甚至會造成情報盲區(qū)，因此不再能適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)場的需求。為了增強無人機的續(xù)航能力，采用大展弦比氣動布局的高空長航時無人機應(yīng)運而生[1]。長航時一直是無人機研制的一個重要性能指標，大展弦比無人機因翼展較寬、機翼面積較大、升力充足，而擁有十分良好的巡航性能，所以其一經(jīng)問世便受到世界各國的青睞。以中國、美國及以色列等為代表的無人機技術(shù)強國更是相繼推出了自己的多款明星產(chǎn)品，在國際軍貿(mào)市場上掀起了一場無人機熱潮。例如，美國的“全球鷹”、“捕食者”無人機，以色列的“蒼鷺”、“赫爾梅斯”無人機以及我國的“翼龍”、“彩虹”系列無人機均在實際戰(zhàn)場上表現(xiàn)出優(yōu)異的作戰(zhàn)能力。但當前大展弦比長航時無人機多以執(zhí)行情報偵察、火力打擊和戰(zhàn)場評估等常規(guī)作戰(zhàn)任

無人機應(yīng)運而生。長航時一直是無人機研制的一個重要性能指標，大展弦比無人機因翼展較寬、機翼面積較大、升力充足，而擁有十分良好的巡航性能，所以其一經(jīng)問世便受到世界各國的青睞。以中國、美國及以色列等為代表的無人機技術(shù)強國更是相繼推出了自己的多款明星產(chǎn)品，在國際軍貿(mào)市場上掀起了一場無人機熱潮。例如，美國的“全球鷹”、“捕食者”無人機，以色列的“蒼鷺”、“赫爾梅斯”無人機以及我國的“翼龍”、“彩虹”系列無人機均在實際戰(zhàn)場上表現(xiàn)出優(yōu)異的作戰(zhàn)能力。但當前大展弦比長航時無人機多以執(zhí)行情報偵察、火力打擊和戰(zhàn)場評估等常規(guī)作戰(zhàn)任圖 1.1 “全球鷹”無人機 圖 1.2 “捕食者”無人機
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本文編號：2882121