太阳能无人机抗侧风着陆设计与控制研究

发布时间：2024-01-25 15:52

　　太阳能无人机因其巡航时间长、飞行高度高、覆盖空域广、低成本、无污染等优点在军用和民用领域有着极其广阔的发展前景。然而太阳能无人机大翼展、低空速的特性使得其在着陆时的操纵性能较差,在遭遇强侧风的情况下,甚至会偏离跑道,直接影响无人机的飞行安全。因此针对侧风环境,设计出具有较强鲁棒性和稳定性的横侧向制导控制系统,对太阳能无人机的安全飞行有着非常重要的意义。首先,为了便于研究,建立了样例太阳能无人机的数学模型,采用小扰动线性化方法得到系统的横侧向线性状态方程,利用Matlab软件详细分析了样例太阳能无人机模态特性及操稳特性,并基于该样例无人机分析了侧风对无人机操纵特性的影响。其次,对太阳能无人机姿态解算算法进行了研究。分析了MEMS惯性传感器的基本特性,分别利用互补滤波算法以及扩展卡尔曼滤波算法对多传感器的信息进行融合,并通过Matlab软件仿真对比两种融合算法的优劣,为后续控制器的设计提供精确的姿态信息。然后,对太阳能无人机自主着陆时横侧向制导策略进行了研究,简述了常用制导策略的缺陷,提出了一种基于矢量场的制导策略,仿真结果表明,在侧风环境下使用该策略的无人机体现出更好的轨迹跟踪效果。最后...

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【学位级别】：硕士

图1.1Helios太阳能无人机在美国NASA环境研究和传感技术（ERAST）计划的资助下，美国航空环境公司主持研发了

图1.2Zephyr7太阳能无人机

图1.3阳光动力二号与上述高空长航时太阳能无人机不同，“SolarImpulse”（阳光动力）飞机为载人太阳能

图1.4Aquila太阳能无人机

本文编号：3885106