本文關鍵詞：小型無人機動態(tài)撞網技術研究

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【摘要】：無人機動態(tài)撞網回收是一種不受場地限制的回收方式,適合在移動的艦船上使用。由于海況復雜,回收區(qū)域受限、控制等級高等因素給艦載機回收控制提出了諸多挑戰(zhàn),因此如何引導無人機以合理的飛行姿態(tài)和速度飛向攔截網的中心區(qū)域是當下亟需解決的關鍵技術問題。本論文以某無人機為被控對象,設計合理的撞網回收軌跡線,以及控制精度高、魯棒性強的制導律和控制律。論文首先建立典型艦船的運動模型,定量分析艦船航行運動和擾動運動對理想回收點的影響;通過建立樣例無人機非線性模型,分析其基本性能、機動性能和操縱性能,選取無人機典型工作點,給出機動飛行能限范圍,為回收軌跡線、制導律和控制律設計提供理論依據(jù)。借鑒有人艦載機的著艦機制,結合樣例無人機的性能和特點,設計集狀態(tài)調整段、比例導引段以及末端運動補償段為一體的回收軌跡線方案。采用比例導引方法,提出一種基于無人機位置變化速率的制導律,削弱無人機控制律對艦船運動的敏感性,滿足樣例無人機快速、準確的撞網要求。本文應用魯棒自適應控制理論,設計以H?為被控變量的高度控制器、以?和?為被控變量的航跡跟蹤控制器,滿足動態(tài)撞網過程對控制器魯棒性、控制精度的要求。為削弱艦船沉浮運動對回收精度的影響,設計運動補償網絡,提高了控制律的動態(tài)響應能力,改善了無人機在艦船運動頻段范圍內的跟蹤精度。最后,在Matlab環(huán)境下搭建樣例無人機六自由度非線性模型和艦船模型構成的數(shù)值仿真環(huán)境,考核模型參數(shù)不確定性、外界風擾動、艦船沉浮運動以及艦船航行速度等因素對無人機撞網的影響。仿真結果表明:所設計的軌跡線、制導律、控制律能夠快速、穩(wěn)定、準確的實現(xiàn)撞網回收,滿足設計要求。
【關鍵詞】：撞網回收 軌跡線 比例導引 制導律 控制律 魯棒伺服 運動補償網絡
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V279
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-16
• 第一章 緒論16-28
• 1.1 課題研究背景與意義16-17
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀17-25
• 1.2.1 無人機回收研究現(xiàn)狀17-20
• 1.2.2 撞網回收的研究現(xiàn)狀20-22
• 1.2.3 導彈制導技術研究現(xiàn)狀22-23
• 1.2.4 無人機飛行控制律研究現(xiàn)狀23-25
• 1.3 課題研究內容與關鍵技術25-26
• 1.4 論文章節(jié)安排26-28
• 第二章 對象建模與特性分析28-41
• 2.1 引言28
• 2.2 艦船運動建模28-32
• 2.2.1 艦船幾何模型28-29
• 2.2.2 艦船的航行運動29
• 2.2.3 艦船的擾動運動29-32
• 2.3 樣例無人機建模32-36
• 2.3.1 對象描述32-33
• 2.3.2 坐標系33-34
• 2.3.3 力和力矩計算34-35
• 2.3.4 動力學和運動學模型35-36
• 2.4 對象特性分析36-40
• 2.4.1 基本性能分析37-38
• 2.4.2 機動性能分析38
• 2.4.3 操縱性能分析38-39
• 2.4.4 運動模態(tài)分析39-40
• 2.5 本章小結40-41
• 第三章 撞網回收軌跡線設計41-49
• 3.1 引言41
• 3.2 有人艦載機回收過程分析41-42
• 3.3 撞網回收過程方案設計42-45
• 3.3.1 撞網回收過程階段劃分43-45
• 3.3.2 撞網回收過程制導與控制策略45
• 3.4 撞網回收末端軌跡線設計45-48
• 3.4.1 比例導引段軌跡線設計45-47
• 3.4.2 比例導引段參數(shù)設計47-48
• 3.5 本章小結48-49
• 第四章 撞網回收制導律設計49-61
• 4.1 引言49
• 4.2 攔截網與無人機的相對運動關系49-50
• 4.3 比例導引規(guī)律特性分析50-57
• 4.3.1 比例導引法的基本原理50-52
• 4.3.2 比例導引下的直線軌跡條件52-53
• 4.3.3 比例導引下的需用法向過載53-56
• 4.3.4 比例導引系數(shù)的選擇范圍56-57
• 4.4 回收末端制導律設計57-60
• 4.4.1 縱向制導律設計58-59
• 4.4.2 橫側向制導律設計59-60
• 4.5 本章小結60-61
• 第五章 撞網回收控制律設計61-91
• 5.1 引言61
• 5.2 魯棒自適應控制原理介紹61-68
• 5.2.1 RSLQR控制原理61-64
• 5.2.2 L_1自適應控制原理64-68
• 5.3 縱向控制器設計68-75
• 5.3.1 高度跟蹤控制律設計68-73
• 5.3.2 高度跟蹤制導律設計73-74
• 5.3.3 速度閉環(huán)控制器設計74-75
• 5.4 橫側向控制器設計75-87
• 5.4.1 無人機抵抗側風能力分析75-76
• 5.4.2 荷蘭滾阻尼控制器設計76-77
• 5.4.3 航向校準控制器設計77-79
• 5.4.4 側向航跡跟蹤控制器設計79-87
• 5.5 縱向運動補償器設計87-90
• 5.6 本章小結90-91
• 第六章 飛行仿真驗證91-103
• 6.1 引言91
• 6.2 控制器魯棒性驗證91-100
• 6.2.1 模型參數(shù)對控制器的影響91-95
• 6.2.2 外界風干擾對控制器的影響95-100
• 6.3 艦船沉浮運動補償驗證100-101
• 6.4 艦船航行速度對回收精度的影響101-102
• 6.5 本章小結102-103
• 第七章 總結與展望103-106
• 7.1 論文主要工作內容總結103-104
• 7.2 論文后續(xù)工作展望104-106
• 參考文獻106-111
• 致謝111-112
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文112

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本文編號：995631