本文關(guān)鍵詞：小型固定翼無(wú)人機(jī)制導(dǎo)系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 無(wú)人機(jī) 導(dǎo)航 姿態(tài)控制 PID 滑模控制

【摘要】：固定翼無(wú)人機(jī)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用于軍用和民用領(lǐng)域。高品質(zhì)的飛行控制系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)能完成復(fù)雜任務(wù)的關(guān)鍵。制導(dǎo)控制系統(tǒng)是飛行控制系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)之一,是無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)航跡追蹤或目標(biāo)跟蹤的關(guān)鍵。因此,對(duì)控制和制導(dǎo)技術(shù)的研究具有十分重要的意義。目前,主流的制導(dǎo)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是將制導(dǎo)和控制的設(shè)計(jì)問(wèn)題分解為外環(huán)的制導(dǎo)和內(nèi)環(huán)控制的設(shè)計(jì)問(wèn)題。主要研究工作是對(duì)制導(dǎo)控制器和姿態(tài)控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)。姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)基于PID控制算法,而制導(dǎo)控制器設(shè)計(jì)主要基于滑模變結(jié)構(gòu)控制算法。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先對(duì)現(xiàn)有的兩種無(wú)人機(jī)制導(dǎo)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了總結(jié),確定了設(shè)計(jì)方案�？偨Y(jié)了無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制和制導(dǎo)技術(shù)的研究現(xiàn)狀,重點(diǎn)分析了PID控制算法和滑�？刂扑惴ㄔ�。然后對(duì)比分析了無(wú)人機(jī)不同的轉(zhuǎn)彎方式。重點(diǎn)分析了無(wú)人機(jī)的協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)特性,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了滾轉(zhuǎn)通道與俯仰通道的控制律。為了解決控制的振蕩問(wèn)題,引入了內(nèi)環(huán)角速率反饋。為了便于角速率反饋的引入,將角度控制轉(zhuǎn)換成角速度的控制。在PID控制算法和無(wú)人機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)特性基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了滾轉(zhuǎn)通道和俯仰通道的姿態(tài)控制器。最后研究了基于滑�？刂频臒o(wú)人機(jī)導(dǎo)航算法。介紹了直線導(dǎo)航與定點(diǎn)盤旋導(dǎo)航的定義。根據(jù)理想的無(wú)人機(jī)側(cè)向偏離誤差糾正的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,設(shè)計(jì)了滑模面并進(jìn)行了穩(wěn)定性證明。通過(guò)設(shè)計(jì)的滑模面和系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方程推導(dǎo)了導(dǎo)航控制律。針對(duì)控制律的抖振問(wèn)題,采用了一個(gè)連續(xù)控制量來(lái)替代開關(guān)控制量。設(shè)計(jì)的控制律的穩(wěn)定性采用李雅普諾夫理論進(jìn)行了證明。飛行測(cè)試結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的姿態(tài)控制器控制精度在2度左右,響應(yīng)快,超調(diào)小。設(shè)計(jì)的導(dǎo)航控制器有效削弱了抖振,控制精度在三米左右。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)人機(jī) 導(dǎo)航 姿態(tài)控制 PID 滑模控制
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V279;V249.3
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 研究背景及意義8-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 研究?jī)?nèi)容13-15
• 2 無(wú)人機(jī)控制算法研究15-26
• 2.1 PID控制算法15-18
• 2.1.1 PID控制原理15-16
• 2.1.2 位置式PID控制算法16-18
• 2.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制算法18-25
• 2.2.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制基本原理19-21
• 2.2.2 滑�？刂破鞯脑O(shè)計(jì)方法21-23
• 2.2.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制的關(guān)鍵問(wèn)題23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 3 無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)26-39
• 3.1 無(wú)人機(jī)橫側(cè)向姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)26-32
• 3.1.1 控制律26-30
• 3.1.2 滾轉(zhuǎn)角控制器設(shè)計(jì)30-32
• 3.2 無(wú)人機(jī)俯仰角控制器設(shè)計(jì)32-35
• 3.2.1 控制律32-34
• 3.2.2 俯仰角控制器設(shè)計(jì)34-35
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析35-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 4 基于滑模控制的無(wú)人機(jī)制導(dǎo)控制器設(shè)計(jì)39-57
• 4.1 相關(guān)工作原理39-42
• 4.1.1 導(dǎo)航問(wèn)題定義39-41
• 4.1.2 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方程41-42
• 4.2 導(dǎo)航控制器設(shè)計(jì)42-50
• 4.2.1 滑�？刂评碚�42-43
• 4.2.2 滑模面設(shè)計(jì)43-46
• 4.2.3 控制律設(shè)計(jì)46-50
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析50-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 5 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 總結(jié)57-58
• 5.2 展望58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 附錄64
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及專利64
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目64

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