固定翼無人機(jī)的機(jī)動飛行使其具備更高的靈活性,能夠在復(fù)雜的環(huán)境中快速跟蹤移動目標(biāo),有助于躲避攻擊,可以極大地提高無人機(jī)的作戰(zhàn)能力和生存能力。在特技飛行表演、退役戰(zhàn)斗機(jī)的智能無人化改造和有人-無人編隊(duì)飛行等任務(wù)中具有廣泛的需求與應(yīng)用。其中,飛行控制是實(shí)現(xiàn)無人機(jī)可靠機(jī)動飛行的基礎(chǔ),也是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。但是,傳統(tǒng)的控制框架主要是為了實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)飛行,對于機(jī)動飛行中面臨的非線性、強(qiáng)耦合控制、歐拉角奇異、復(fù)雜機(jī)動動作生成等問題存在很大不足。本文針對無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)機(jī)動需求,設(shè)計(jì)了固定翼無人機(jī)機(jī)動飛行姿態(tài)控制器和機(jī)動指令生成器,開發(fā)了無人機(jī)機(jī)動飛行仿真系統(tǒng),并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。主要研究內(nèi)容如下:（1）設(shè)計(jì)了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和四元數(shù)的自適應(yīng)動態(tài)逆姿態(tài)控制器。首先,建立了固定翼無人機(jī)的非線性模型,在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了風(fēng)軸系和體坐標(biāo)系下的動態(tài)逆控制,并進(jìn)行了穩(wěn)定性證明;然后,針對大機(jī)動動作下歐拉角的奇異問題提出了四元數(shù)動態(tài)逆的控制方案;針對飛行器建模誤差、機(jī)動動作下擾動等因素進(jìn)行了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償;最后,通過仿真實(shí)驗(yàn)證明了該控制器可以在機(jī)動動作下實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的準(zhǔn)確跟蹤。（2）將長短時記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）應(yīng)用于無人機(jī)的機(jī)動動作實(shí)... 

【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

特技

國防科技大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文第4頁(a)波音公司改造的QF-16無人機(jī)(b)殲6戰(zhàn)斗機(jī)無人化改造圖1-3戰(zhàn)斗機(jī)無人化改造退役戰(zhàn)斗機(jī)的智能無人化改造不但可以解決退役殲擊機(jī)的處理問題，而且二次利用，改裝成智能化無人化的更加機(jī)動靈活的無人戰(zhàn)斗機(jī)，可以創(chuàng)造巨大的軍事效益。（3）無人機(jī)與有人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)飛行執(zhí)行任務(wù)。近些年來，無人機(jī)和有人駕駛戰(zhàn)斗的編隊(duì)飛行試驗(yàn)在不斷嘗試，具有機(jī)動飛行控制能力的自動駕駛儀使得無人機(jī)能夠更好地發(fā)揮其自身的強(qiáng)機(jī)動性飛行能力，大大提高了其使用價值，圖1-4展示了部分有人/無人協(xié)同飛行測試。2014年3月20日，“神經(jīng)元”無人機(jī)與“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)和獵鷹公務(wù)機(jī)在沿法國南部海岸編隊(duì)飛行數(shù)百公里，時長近兩個小時，此次飛行系“神經(jīng)元”無人機(jī)首次與有人機(jī)編隊(duì)飛行。2016年8月17日，X-47B無人機(jī)在航母上完成了一系列飛行操作試驗(yàn)，與F/A-18“大黃蜂”有人機(jī)進(jìn)行了的協(xié)同飛行試驗(yàn)。其中有人機(jī)與無人機(jī)相繼以相同的模式進(jìn)行飛行實(shí)驗(yàn)操作，分別對起飛、順風(fēng)飛行、轉(zhuǎn)向航母背面、著艦、折疊機(jī)翼等多個項(xiàng)目進(jìn)行了飛行試驗(yàn)，試驗(yàn)了無人機(jī)安全起降的能力[5]。(a)神經(jīng)元無人機(jī)與陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)"編隊(duì)飛行(b)X-47B與F/A-18協(xié)同飛行測試圖1-4有人-無人協(xié)同飛行（4）機(jī)動飛行在戰(zhàn)術(shù)上的其他應(yīng)用機(jī)動飛行在戰(zhàn)場具備很多應(yīng)用。使得無人機(jī)可以在復(fù)雜環(huán)境中跟蹤、打擊快速移動目標(biāo)，如通過機(jī)動飛行快速地改變無人機(jī)的航向或速度，從而鎖定跟蹤目標(biāo)并

有人-無

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]深度學(xué)習(xí)在控制領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 段艷杰,呂宜生,張杰,趙學(xué)亮,王飛躍.  自動化學(xué)報(bào). 2016(05)
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博士論文
[1]靜不穩(wěn)定飛翼無人機(jī)機(jī)動飛行控制技術(shù)研究[D]. 楊藝.南京航空航天大學(xué) 2015
[2]基于非線性動態(tài)逆方法的飛機(jī)控制律設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D]. 李導(dǎo).西北工業(yè)大學(xué) 2015
[3]飛行器戰(zhàn)術(shù)機(jī)動動作最優(yōu)航跡控制模型研究[D]. 劉瑛.天津大學(xué) 2014

碩士論文
[1]飛行器棲落機(jī)動飛行軌跡優(yōu)化與控制[D]. 李達(dá).南京航空航天大學(xué) 2017
[2]基于逆模型的飛翼無人機(jī)飛行控制技術(shù)研究[D]. 趙塞峰.南京航空航天大學(xué) 2016
[3]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的飛行器系統(tǒng)辨識方法研究[D]. 黃睿.西北工業(yè)大學(xué) 2002



本文編號：3370409