多螺旋槳太陽能無人機(jī)航向控制分配問題研究.pdf

1、高空長航時(shí)太陽能無人機(jī)因其飛行高度高、飛行時(shí)間長、所需能源為取之不竭的太陽能而日益受到科研人員的關(guān)注。太陽能無人機(jī)的上述特點(diǎn)同時(shí)也讓其在軍事和民用領(lǐng)域中擁有十分廣闊的應(yīng)用前景。
　　太陽能無人機(jī)以太陽能為主要能源,具有大尺度、大展弦比、分布式推進(jìn)系統(tǒng)、低飛行速度等特點(diǎn)。分布式推進(jìn)系統(tǒng)給太陽能無人機(jī)帶來一些特殊的控制問題:大尺度使得太陽能無人機(jī)的能源系統(tǒng)需要模塊化設(shè)計(jì),以太陽能為能源使得無人機(jī)在控制問題中需要更多的考慮能源約束。

2、r>　　本文針對太陽能無人機(jī)在航向控制中遇到的特殊問題展開研究,主要研究內(nèi)容三方面包括:一是建立了太陽能無人機(jī)的六自由度非線性模型與線性模型,該模型的建立為后續(xù)的控制奠定了基礎(chǔ)。二是設(shè)計(jì)了太陽能無人機(jī)的航向與縱向控制器。對于航向控制問題,研究了基于方向舵、螺旋槳差動(dòng)以及方向舵與螺旋槳組合的航向控制方法。并分別選擇偽逆法、再分配偽逆法、加權(quán)偽逆法、鏈?zhǔn)椒ê投我?guī)劃法進(jìn)行無人機(jī)的航向控制分配,并研究了上述方法的優(yōu)缺點(diǎn)。對于有擾動(dòng)的情況進(jìn)行仿

3、真,證明無人機(jī)在航向控制方面的抗擾動(dòng)能力較強(qiáng)。三是基于太陽能無人機(jī)大尺度的特點(diǎn),提出了能源模塊化管理方法;建立了太陽能電池輸出功率模型;研究了無人機(jī)儲(chǔ)能電池充放電模型和高度勢能儲(chǔ)能方法。在能源模塊化的基礎(chǔ)上,以及一天不同時(shí)刻,可用能源不同的情況下,提出變權(quán)偽逆法和變約束再分配偽逆法對無人機(jī)進(jìn)行航向控制分配。
　　研究結(jié)果表明:對于多螺旋槳太陽能無人機(jī)航向控制問題,針對不同的航向執(zhí)行機(jī)構(gòu),無人機(jī)飛行的不同階段、不同情況,可以恰當(dāng)?shù)剡x