本文根據(jù)國內(nèi)外先進無人飛行器的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀,結(jié)合我國高超聲速無人機領(lǐng)域的研究趨勢,針對高空高馬赫無人機無動力返場過程中的能量管理相關(guān)問題進行了研究。首先對無人機的本體建模分析。在初期的設(shè)計中,通過在MATLAB/SIMULINK仿真環(huán)境下對無人機本體建模,根據(jù)無人機的氣動特性分析靜穩(wěn)定性,操縱性等相關(guān)品質(zhì)。根據(jù)已設(shè)定好的飛行軌跡,對無人機的制導(dǎo)控制律模塊進行設(shè)計,包括以下幾個模塊:俯仰制導(dǎo)指令、滾轉(zhuǎn)制導(dǎo)指令、偏航制導(dǎo)指令;增穩(wěn)控制律模塊包括:俯仰控制增穩(wěn)控制律、滾轉(zhuǎn)控制增穩(wěn)控制律、偏航控制增穩(wěn)控制律。對控制器進行設(shè)計時,分別從縱向和橫航向進行規(guī)劃。在縱向制導(dǎo)控制中,通過跟蹤航跡傾角、期望航跡線、下沉率等指導(dǎo)思想設(shè)計縱向控制邏輯。在橫航向的制導(dǎo)控制中,通過跟蹤滾轉(zhuǎn)角、航跡偏角、橫航向壓線飛行等思想設(shè)計橫航向控制邏輯。通過小擾動線性化對模型的線性系統(tǒng)進行分析,從時域和頻域的角度分別觀測無人機控制的品質(zhì),以設(shè)計出魯棒性強的控制器。保證無人機有能力按照設(shè)定的航跡線安全返場。本文所研究的無人機從高空高馬赫狀態(tài)經(jīng)過超聲速、跨聲速、亞聲速飛行后,才進入低空域準(zhǔn)備進場著陸。無人機整個返場著陸過程... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

阻力系數(shù)曲線

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文16時的氣動受力情況變化明顯，在設(shè)計增穩(wěn)控制回路和制導(dǎo)回路時應(yīng)該重點考慮。圖2-5起落架放下對阻力系數(shù)的影響(a)(b)圖2-6升阻比曲線。(a)低馬赫；(b)高馬赫無人機在不同馬赫下的升阻比變化曲線如圖2-6所示，當(dāng)攻角從0°到4°附近時，升力系數(shù)線性增大，而阻力系數(shù)變化不大，因此無人機的升阻比快速增大。而后續(xù)隨著阻力系數(shù)的指數(shù)增大特性開始顯現(xiàn)，占主導(dǎo)因素，無人機的升阻比逐漸減小，無論是低馬赫還是高馬赫，當(dāng)攻角在4°附近時，無人機的升阻比達(dá)到最大。為了保證無人機飛行穩(wěn)定，同時便于能量管理，無人機的飛行攻角不應(yīng)該超過4°。若無人機攻角過大，當(dāng)需要增大升力時需要進一步增大攻角來實現(xiàn)，此時又間接導(dǎo)致了阻力快速增大，這對于無動力無人機的能量管理是非常致命的，因此需要保證無人機的攻角在達(dá)到最大升阻比前端范圍內(nèi)變化。從控制方面來看，最大升阻比前端更易于實現(xiàn)對飛行軌跡的跟蹤控制。由無人機的升阻比曲線可知，本文所設(shè)計的無人機升阻比較小，且發(fā)動機無動力，因此在返場著陸過程中飛行器的能量管理是非常重要的，需要在返航的各階段針對能量管理進行合理的設(shè)計。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文16時的氣動受力情況變化明顯，在設(shè)計增穩(wěn)控制回路和制導(dǎo)回路時應(yīng)該重點考慮。圖2-5起落架放下對阻力系數(shù)的影響(a)(b)圖2-6升阻比曲線。(a)低馬赫；(b)高馬赫無人機在不同馬赫下的升阻比變化曲線如圖2-6所示，當(dāng)攻角從0°到4°附近時，升力系數(shù)線性增大，而阻力系數(shù)變化不大，因此無人機的升阻比快速增大。而后續(xù)隨著阻力系數(shù)的指數(shù)增大特性開始顯現(xiàn)，占主導(dǎo)因素，無人機的升阻比逐漸減小，無論是低馬赫還是高馬赫，當(dāng)攻角在4°附近時，無人機的升阻比達(dá)到最大。為了保證無人機飛行穩(wěn)定，同時便于能量管理，無人機的飛行攻角不應(yīng)該超過4°。若無人機攻角過大，當(dāng)需要增大升力時需要進一步增大攻角來實現(xiàn)，此時又間接導(dǎo)致了阻力快速增大，這對于無動力無人機的能量管理是非常致命的，因此需要保證無人機的攻角在達(dá)到最大升阻比前端范圍內(nèi)變化。從控制方面來看，最大升阻比前端更易于實現(xiàn)對飛行軌跡的跟蹤控制。由無人機的升阻比曲線可知，本文所設(shè)計的無人機升阻比較小，且發(fā)動機無動力，因此在返場著陸過程中飛行器的能量管理是非常重要的，需要在返航的各階段針對能量管理進行合理的設(shè)計。


本文編號：3539477