无人机自动起飞/着陆控制律和控制逻辑设计
发布时间：2021-04-21 19:04
随着无人机自动飞行控制技术的不断发展,对无人机飞行品质的要求越来越高,尤其是在对自动起飞/着陆的控制品质上,要求实现无人机精确、安全起飞/着陆。因此,对无人机起飞/着陆控制技术的研究变得更加重要。论文以某型无人机为研究对象,以Matlab为开发工具,首先对该无人机的基本气动特性和起飞/着陆过程的动态特性进行分析,提出了该无人机起飞/着陆控制系统的总体设计方案。其次,建立了无人机空中和地面纵向动力学模型,对无人机进行动态特性分析,得出控制性能需求。在此基础上进行飞行控制器设计,并对控制器在全飞行包线内进行鲁棒性检查,验证了控制器设计的合理性。之后,进行了自动起飞段的性能计算,根据起飞段的不同阶段制定了相应的自动起飞控制策略,并重点设计了起飞段的滑行纠偏控制律和离地爬升控制律;同样,根据着陆段的不同阶段制定了相应的自动着陆控制策略,并重点设计了着陆拉起控制律。然后进行了数字仿真,并利用蒙特卡罗方法验证了起飞/着陆控制律的鲁棒性。最后,在Matlab/Simulink环境下进行了无人机起飞/着陆控制逻辑仿真验证,仿真结果表明了所设计的起飞/着陆控制逻辑和控制律的有效性和正确性。
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 无人机系统概述
1.2 自动起飞/着陆控制的发展及现状
1.3 课题研究的关键技术
1.4 课题的主要研究内容
第二章 自动起飞/着陆控制设计方案
2.1 气动布局及基本气动特性分析
2.1.1 气动布局及原始数据
2.1.2 基本气动特性分析
2.2 自动起飞/着陆过程及特性分析
2.2.1 自动起飞过程及特性分析
2.2.2 自动着陆过程及特性分析
2.3 自动起飞/着陆总体控制策略及方案
2.3.1 自动起飞/着陆总体控制策略及要求
2.3.2 自动起飞/着陆控制总体方案
第三章 对象特性建模、分析及控制器设计
3.1 对象特性建模
3.1.1 空中非线性数学模型
3.1.2 地面动力学模型
3.2 动态特性分析
3.3 飞行控制器设计
3.3.1 纵向控制器
3.3.2 横侧向控制器
3.4 飞行控制器时频域鲁棒性分析
第四章 自动起飞段控制技术研究
4.1 无人机起飞段性能计算
4.1.1 前轮载荷量的计算
4.1.2 抬前轮速度及所需抬前轮舵面的计算
4.1.3 离地速度的计算
4.2 无人机起飞段控制策略
4.3 无人机起飞段关键控制技术
4.3.1 地面滑行纠偏控制
4.3.2 离地起飞控制
4.4 无人机离地起飞控制律仿真和鲁棒性验证
4.4.1 离地起飞控制律数字仿真
4.4.2 不确定因素干扰下起飞控制律鲁棒性验证
第五章 自动着陆段控制技术研究
5.1 无人机着陆段性能计算
5.2 无人机着陆轨迹线设计
5.3 无人机着陆段控制策略
5.4 无人机着陆段关键控制技术
5.5 无人机着陆拉起控制律仿真和鲁棒性验证
5.5.1 着陆拉起控制律数字仿真
5.5.2 不确定因素干扰下着陆拉起控制律鲁棒性验证
5.5.3 有风干扰下无人机着陆拉起控制律鲁棒性验证
第六章 自动起飞/着陆控制逻辑仿真验证
6.1 无人机飞行控制仿真平台
6.2 无人机自动起飞/着陆控制逻辑仿真验证
6.2.1 自动起飞控制逻辑仿真
6.2.2 自动着陆控制逻辑仿真
6.3 控制结构及参数的调整和优化
第七章 结束语
7.1 论文的主要工作
7.2 后续研究工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Stateflow技术多模态飞行控制律仿真[J]. 吴了泥,黄一敏. 杭州电子科技大学学报. 2005(04)
[2]日本对无人机起飞与着陆技术的研究[J]. 王永寿. 飞航导弹. 2005(03)
[3]无人机的发展现状与展望[J]. 淳于江民,张珩. 飞航导弹. 2005(02)
[4]风对导弹飞控系统可靠性影响的仿真研究[J]. 陈云霞,康锐,孙宇锋. 系统仿真学报. 2005(02)
[5]无人机着陆数学模型研究——三轮着地滑行[J]. 段松云,朱纪洪,孙增圻. 系统仿真学报. 2004(06)
[6]无人机自动着陆的导引与控制(英文)[J]. 曹云峰,陶勇,沈勇璋. Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronau. 2001(02)
[7]某型无人机自动着陆系统研究[J]. 徐廷学,曹云峰,罗锋. 南京航空航天大学学报. 1997(05)
[8]飞行控制系统的一体化仿真软件—SIMLAB[J]. 王醒华,陈显锋,刘整社,陈宗基. 系统仿真学报. 1996(01)
硕士论文
[1]飞翼布局无人机控制律设计[D]. 葛志闪.西北工业大学 2007
[2]无人机自动着陆控制系统的设计与实现研究[D]. 宁东方.西北工业大学 2006
[3]Matlab/Simulink环境下无人机全过程飞行仿真技术研究[D]. 王永林.南京航空航天大学 2006
本文编号：3152315
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 无人机系统概述
1.2 自动起飞/着陆控制的发展及现状
1.3 课题研究的关键技术
1.4 课题的主要研究内容
第二章 自动起飞/着陆控制设计方案
2.1 气动布局及基本气动特性分析
2.1.1 气动布局及原始数据
2.1.2 基本气动特性分析
2.2 自动起飞/着陆过程及特性分析
2.2.1 自动起飞过程及特性分析
2.2.2 自动着陆过程及特性分析
2.3 自动起飞/着陆总体控制策略及方案
2.3.1 自动起飞/着陆总体控制策略及要求
2.3.2 自动起飞/着陆控制总体方案
第三章 对象特性建模、分析及控制器设计
3.1 对象特性建模
3.1.1 空中非线性数学模型
3.1.2 地面动力学模型
3.2 动态特性分析
3.3 飞行控制器设计
3.3.1 纵向控制器
3.3.2 横侧向控制器
3.4 飞行控制器时频域鲁棒性分析
第四章 自动起飞段控制技术研究
4.1 无人机起飞段性能计算
4.1.1 前轮载荷量的计算
4.1.2 抬前轮速度及所需抬前轮舵面的计算
4.1.3 离地速度的计算
4.2 无人机起飞段控制策略
4.3 无人机起飞段关键控制技术
4.3.1 地面滑行纠偏控制
4.3.2 离地起飞控制
4.4 无人机离地起飞控制律仿真和鲁棒性验证
4.4.1 离地起飞控制律数字仿真
4.4.2 不确定因素干扰下起飞控制律鲁棒性验证
第五章 自动着陆段控制技术研究
5.1 无人机着陆段性能计算
5.2 无人机着陆轨迹线设计
5.3 无人机着陆段控制策略
5.4 无人机着陆段关键控制技术
5.5 无人机着陆拉起控制律仿真和鲁棒性验证
5.5.1 着陆拉起控制律数字仿真
5.5.2 不确定因素干扰下着陆拉起控制律鲁棒性验证
5.5.3 有风干扰下无人机着陆拉起控制律鲁棒性验证
第六章 自动起飞/着陆控制逻辑仿真验证
6.1 无人机飞行控制仿真平台
6.2 无人机自动起飞/着陆控制逻辑仿真验证
6.2.1 自动起飞控制逻辑仿真
6.2.2 自动着陆控制逻辑仿真
6.3 控制结构及参数的调整和优化
第七章 结束语
7.1 论文的主要工作
7.2 后续研究工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Stateflow技术多模态飞行控制律仿真[J]. 吴了泥,黄一敏. 杭州电子科技大学学报. 2005(04)
[2]日本对无人机起飞与着陆技术的研究[J]. 王永寿. 飞航导弹. 2005(03)
[3]无人机的发展现状与展望[J]. 淳于江民,张珩. 飞航导弹. 2005(02)
[4]风对导弹飞控系统可靠性影响的仿真研究[J]. 陈云霞,康锐,孙宇锋. 系统仿真学报. 2005(02)
[5]无人机着陆数学模型研究——三轮着地滑行[J]. 段松云,朱纪洪,孙增圻. 系统仿真学报. 2004(06)
[6]无人机自动着陆的导引与控制(英文)[J]. 曹云峰,陶勇,沈勇璋. Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronau. 2001(02)
[7]某型无人机自动着陆系统研究[J]. 徐廷学,曹云峰,罗锋. 南京航空航天大学学报. 1997(05)
[8]飞行控制系统的一体化仿真软件—SIMLAB[J]. 王醒华,陈显锋,刘整社,陈宗基. 系统仿真学报. 1996(01)
硕士论文
[1]飞翼布局无人机控制律设计[D]. 葛志闪.西北工业大学 2007
[2]无人机自动着陆控制系统的设计与实现研究[D]. 宁东方.西北工业大学 2006
[3]Matlab/Simulink环境下无人机全过程飞行仿真技术研究[D]. 王永林.南京航空航天大学 2006
本文编号：3152315
本文链接：https://www.wllwen.com/shekelunwen/ljx/3152315.html
