小型無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、無(wú)人機(jī)研究是當(dāng)今航空航天研究的一個(gè)熱門方向，自問世以來(lái)，其發(fā)展與應(yīng)用就受到了世界各國(guó)的高度重視。飛行控制系統(tǒng)作為無(wú)人機(jī)的關(guān)鍵子系統(tǒng)，對(duì)無(wú)人機(jī)的作戰(zhàn)性能、可靠性和生存性都有著重要影響?，F(xiàn)有的自駕儀大都不向用戶開放源碼，而且控制參數(shù)難以調(diào)整，因此研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的飛行控制系統(tǒng)具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究：
　　首先分析了飛控系統(tǒng)研究的現(xiàn)實(shí)需求，在比較動(dòng)態(tài)逆控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等先進(jìn)控制方法

2、優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，選擇基于PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對(duì)飛控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并簡(jiǎn)要介紹了PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)和它在系統(tǒng)辨識(shí)、非線性控制等方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
　　云臺(tái)是無(wú)人機(jī)完成偵察和監(jiān)視任務(wù)的主要部件，針對(duì)小型舵機(jī)云臺(tái)設(shè)計(jì)了一種控制方法，它利用機(jī)上已有的傳感器信息，結(jié)合被觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的GPS坐標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的跟蹤觀測(cè)。針對(duì)舵機(jī)在執(zhí)行控制指令時(shí)的延遲問題，采用離線的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆模型辨識(shí)方法，得到舵機(jī)的逆模型，從而修正對(duì)攝像機(jī)俯仰角和方位角的控

3、制輸入，達(dá)到了較好的控制效果。
　　無(wú)人機(jī)航跡規(guī)劃是無(wú)人機(jī)飛行任務(wù)管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，其規(guī)劃結(jié)果將作為無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)的輸入。采用最優(yōu)控制原理，分析了無(wú)人機(jī)在無(wú)風(fēng)條件下的航跡規(guī)劃策略，并給出了確定最優(yōu)航跡的方法和步驟，針對(duì)常值風(fēng)場(chǎng)下的航跡規(guī)劃問題，給出了向無(wú)風(fēng)條件下航跡規(guī)劃轉(zhuǎn)換的策略，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證了該航跡規(guī)劃方法的可行性。
　　為了保證控制系統(tǒng)的初始穩(wěn)定性，采用遺傳算法對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始權(quán)值進(jìn)行優(yōu)化，這就需要建立被控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)

4、模型。采用基于PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法分別對(duì)無(wú)人機(jī)的縱向和橫航向模型進(jìn)行了辨識(shí)，以實(shí)際飛行數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本，采用遺傳算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值進(jìn)行優(yōu)化，辨識(shí)結(jié)果表明，該方法具有較高的辨識(shí)精度，能滿足控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。
　　最后采用基于PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法進(jìn)行了控制律設(shè)計(jì)，在離線情況下采用遺傳算法對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的的初始權(quán)值進(jìn)行優(yōu)化，并給出了權(quán)值在線調(diào)整的更新公式，仿真結(jié)果表明該方法能對(duì)無(wú)人機(jī)實(shí)行穩(wěn)定控制，控制參數(shù)能自適應(yīng)變化，具有較高