小型固定翼無(wú)人機(jī)自主飛行控制律設(shè)計(jì).pdf

1、無(wú)人機(jī)由于其特有的品質(zhì)在軍用和民用領(lǐng)域有著極其廣闊的發(fā)展前景。提高無(wú)人機(jī)對(duì)給定航跡的跟蹤能力對(duì)于提高無(wú)人機(jī)的應(yīng)用前景有著重要的影響。為此本文研究無(wú)人機(jī)的航跡跟蹤控制問(wèn)題。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　首先，為了便于研究，建立了完整的小型固定翼無(wú)人機(jī)的數(shù)學(xué)模型?？紤]到小型無(wú)人機(jī)氣流擾動(dòng)速度占其巡航速度比重較大，航跡保持和控制均需考慮風(fēng)擾因素，因此數(shù)學(xué)模型中給出了風(fēng)力干擾模型。
　　其次，在固定翼無(wú)人機(jī)非線性數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)

2、上，推導(dǎo)了內(nèi)環(huán)姿態(tài)控制傳遞函數(shù)，考慮到小型固定翼無(wú)人機(jī)易受擾動(dòng)的特點(diǎn)，采用增益調(diào)度控制策略，選擇若干特征點(diǎn)進(jìn)行了內(nèi)環(huán)滾轉(zhuǎn)、偏航和俯仰通道的控制器設(shè)計(jì)。
　　然后，將外環(huán)的位置保持分成縱向高度通道、側(cè)向航向通道以及空速通道分別進(jìn)行研究?？紤]到無(wú)人機(jī)飛行空速易變，高度的保持與飛行空速依賴關(guān)系緊密所以將高度和飛行空速作為整體進(jìn)行控制，并根據(jù)偏離給定高度大小的不同，設(shè)計(jì)了分段控制的高度保持策略。航向通道作為對(duì)無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)有重要影響的一環(huán)

3、，設(shè)計(jì)了增益調(diào)度控制策略。為了解決小型固定翼無(wú)人機(jī)在氣流擾動(dòng)情況下的制導(dǎo)問(wèn)題，采用矢量場(chǎng)制導(dǎo)方法，根據(jù)Dubins航跡飛行的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了直線及圓弧航跡的跟蹤策略。
　　最后，設(shè)計(jì)了由 PC/104及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成的小型固定翼無(wú)人機(jī)控制算法驗(yàn)證半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，對(duì)半實(shí)物實(shí)時(shí)平臺(tái)的實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)通信技術(shù)以及多線程技術(shù)進(jìn)行了研究，并對(duì)設(shè)計(jì)的全部算法進(jìn)行仿真分析。仿真的結(jié)果表明設(shè)計(jì)的控制器在擾動(dòng)情況下有良好的控制效果，在風(fēng)干擾情況下設(shè)計(jì)