近年來,隨著無人直升機(jī)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展,關(guān)于無人直升機(jī)飛行控制問題的研究受到越來越多的學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。一方面,無人直升機(jī)具有強(qiáng)非線性、強(qiáng)不確定和強(qiáng)耦合特性,給飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來很大的挑戰(zhàn);另一方面,由于任務(wù)復(fù)雜以及環(huán)境多變,給無人直升機(jī)飛行安全控制提出新的要求。本文主要針對(duì)無人直升機(jī)非線性系統(tǒng)的魯棒自適應(yīng)抗擾飛行控制問題開展研究,主要研究工作如下:首先,本文以無人直升機(jī)為研究對(duì)象,構(gòu)造了非線性飛行動(dòng)力學(xué)模型。主要利用葉素理論為無人直升機(jī)建立旋翼氣動(dòng)模型,并且還計(jì)算了尾槳、機(jī)身、平尾、垂尾處的氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩。同時(shí)為便于理論分析,充分考慮了陣風(fēng)、紊流等氣流干擾在無人直升機(jī)飛行過程中的影響。構(gòu)建的非線性動(dòng)力學(xué)模型為無人直升機(jī)魯棒自適應(yīng)抗擾飛行控制律設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。其次,為滿足無人直升機(jī)大飛行包線的飛行任務(wù)要求,基于無人直升機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)模型,利用小擾動(dòng)線性化方法構(gòu)造多模態(tài)切換下的無人直升機(jī)線性系統(tǒng)模型。為克服氣動(dòng)參數(shù)不確定的影響,采用區(qū)域極點(diǎn)配置方法并結(jié)合切換系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法,為無人直升機(jī)設(shè)計(jì)了多模態(tài)切換條件下帶有區(qū)域極點(diǎn)配置的魯棒控制律,實(shí)現(xiàn)了大包線范圍內(nèi)無人直升機(jī)多模態(tài)條件... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：159 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

美國(guó)“火力偵察兵”

圖 1. 1 美國(guó)“火力偵察兵” 圖 1. 2 以色列“斗牛士”圖 1. 3 奧地利“S-100” 圖 1. 4 俄羅斯“卡-137”自上個(gè)世紀(jì) 90 年代以來，隨著信息技術(shù)和新型材料的發(fā)展，無人直升機(jī)也獲得了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，世界各國(guó)學(xué)者都投身于提高無人直升機(jī)飛行能力的創(chuàng)新研究[7]�？突仿〈髮W(xué)最早通過辨識(shí)方法對(duì) Yamaha R50 無人直升機(jī)建立了精確數(shù)學(xué)模型，并基于此設(shè)計(jì)了一整套無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)[8]。該無人直升機(jī)能夠做到自主起飛、懸停、降落以及平滑的軌跡跟蹤。麻省理工學(xué)院研制的無人直升機(jī)系統(tǒng)是首個(gè)實(shí)現(xiàn)倒轉(zhuǎn)飛行的無人直升機(jī)系統(tǒng)[9]。該團(tuán)隊(duì)主要針對(duì) Xcell-60 型飛行器結(jié)合動(dòng)量理論建立分通道數(shù)學(xué)模型，并通過利用 LQR

圖 1. 3 奧地利“S-100” 圖 1. 4 俄羅斯“卡-137”自上個(gè)世紀(jì) 90 年代以來，隨著信息技術(shù)和新型材料的發(fā)展，無人直升機(jī)也獲得了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，世界各國(guó)學(xué)者都投身于提高無人直升機(jī)飛行能力的創(chuàng)新研究[7]�？突仿〈髮W(xué)最早通過辨識(shí)方法對(duì) Yamaha R50 無人直升機(jī)建立了精確數(shù)學(xué)模型，并基于此設(shè)計(jì)了一整套無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)[8]。該無人直升機(jī)能夠做到自主起飛、懸停、降落以及平滑的軌跡跟蹤。麻省理工學(xué)院研制的無人直升機(jī)系統(tǒng)是首個(gè)實(shí)現(xiàn)倒轉(zhuǎn)飛行的無人直升機(jī)系統(tǒng)[9]。該團(tuán)隊(duì)主要針對(duì) Xcell-60 型飛行器結(jié)合動(dòng)量理論建立分通道數(shù)學(xué)模型，并通過利用 LQR方法實(shí)現(xiàn)通道內(nèi)穩(wěn)定控制[10]。喬治亞理工學(xué)院曾在空中機(jī)器人大賽中多次取得冠軍成績(jī)，他們所研制的 Yamaha R-MAX 無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)特定軌跡飛行并可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景建模等高難度任務(wù)要求[11][12]。為抵消無人直升機(jī)自身建模不確定和外部擾動(dòng)帶來的影響，該團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)造性的將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)方法運(yùn)用于控制器設(shè)計(jì)過程中[13]。這里還要提到的有斯坦福大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)率先結(jié)合了機(jī)器學(xué)習(xí)和增強(qiáng)式學(xué)習(xí)理論，將人工智能理論方法運(yùn)用到飛行控制設(shè)計(jì)過程中[14]。并以此實(shí)現(xiàn)了倒立飛行、自旋著陸等一系列的復(fù)雜任務(wù)[15]。而加州伯克利分校所研制的無人直升機(jī)采用了非線性模型預(yù)測(cè)控制方法，融合了機(jī)器視覺以實(shí)現(xiàn)障礙物規(guī)避、目標(biāo)跟蹤等任務(wù)要求[16][17]。近些年來隨著光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的發(fā)展，使

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]變來流速度下旋翼翼型非定常氣動(dòng)特性分析[J]. 王清,招啟軍,趙國(guó)慶.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2017(02)
[2]火力偵察兵系列無人直升機(jī)[J]. 陳晶.  飛航導(dǎo)彈. 2017(02)
[3]直升機(jī)姿態(tài)與航跡非線性動(dòng)態(tài)逆飛行控制模型[J]. 麻士東,楊國(guó)慶.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(12)
[4]小型無人直升機(jī)浸入–不變集自適應(yīng)控制[J]. 姜鑫燃,鮮斌.  控制理論與應(yīng)用. 2015(10)
[5]無人直升機(jī)動(dòng)態(tài)逆時(shí)滯不確定魯棒最優(yōu)控制[J]. 孫文達(dá),李平,方舟.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2015(07)
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[8]共軸式無人直升機(jī)建模與魯棒跟蹤控制[J]. 袁夏明,朱紀(jì)洪,毛漫.  控制理論與應(yīng)用. 2014(10)
[9]基于動(dòng)態(tài)逆的直升機(jī)多變量魯棒控制[J]. 劉晶,吳愛國(guó),董娜,郭潤(rùn)夏.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(10)
[10]小型無人直升機(jī)姿態(tài)非線性魯棒控制設(shè)計(jì)[J]. 鮮斌,古訓(xùn),劉祥,王福,劉世博.  控制理論與應(yīng)用. 2014(04)

博士論文
[1]非匹配擾動(dòng)下小型無人直升機(jī)魯棒飛行控制算法研究[D]. 方星.天津大學(xué) 2016
[2]小型無人直升機(jī)魯棒非線性控制研究[D]. 賀躍幫.華南理工大學(xué) 2013
[3]基于模態(tài)分割方法的小型無人直升機(jī)動(dòng)力學(xué)頻域辨識(shí)建模[D]. 王冠林.清華大學(xué) 2012
[4]小型無人直升機(jī)的建模與控制器設(shè)計(jì)[D]. 周洪波.華南理工大學(xué) 2011
[5]旋翼非定常自由尾跡及高置信度直升機(jī)飛行力學(xué)建模研究[D]. 李攀.南京航空航天大學(xué) 2010
[6]無人直升機(jī)建模與控制技術(shù)研究[D]. 王小青.南京航空航天大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3600528