小型固定翼無人機自主飛行控制律設計.pdf

1、無人機由于其特有的品質在軍用和民用領域有著極其廣闊的發(fā)展前景。提高無人機對給定航跡的跟蹤能力對于提高無人機的應用前景有著重要的影響。為此本文研究無人機的航跡跟蹤控制問題。主要研究內容包括以下幾個方面：
　　首先，為了便于研究，建立了完整的小型固定翼無人機的數學模型?？紤]到小型無人機氣流擾動速度占其巡航速度比重較大，航跡保持和控制均需考慮風擾因素，因此數學模型中給出了風力干擾模型。
　　其次，在固定翼無人機非線性數學模型的基礎

2、上，推導了內環(huán)姿態(tài)控制傳遞函數，考慮到小型固定翼無人機易受擾動的特點，采用增益調度控制策略，選擇若干特征點進行了內環(huán)滾轉、偏航和俯仰通道的控制器設計。
　　然后，將外環(huán)的位置保持分成縱向高度通道、側向航向通道以及空速通道分別進行研究?？紤]到無人機飛行空速易變，高度的保持與飛行空速依賴關系緊密所以將高度和飛行空速作為整體進行控制，并根據偏離給定高度大小的不同，設計了分段控制的高度保持策略。航向通道作為對無人機執(zhí)行任務有重要影響的一環(huán)

3、，設計了增益調度控制策略。為了解決小型固定翼無人機在氣流擾動情況下的制導問題，采用矢量場制導方法，根據Dubins航跡飛行的特點設計了直線及圓弧航跡的跟蹤策略。
　　最后，設計了由 PC/104及工業(yè)控制計算機組成的小型固定翼無人機控制算法驗證半實物實時仿真平臺，對半實物實時平臺的實時性、數據通信技術以及多線程技術進行了研究，并對設計的全部算法進行仿真分析。仿真的結果表明設計的控制器在擾動情況下有良好的控制效果，在風干擾情況下設計