本文關(guān)鍵詞：多無人機(jī)緊密編隊(duì)協(xié)同控制與可視化仿真研究

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【摘要】：多無人機(jī)(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)緊密編隊(duì)協(xié)同控制(Cooperative Control)有許多單架無人機(jī)無法比擬的優(yōu)點(diǎn),在軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域的應(yīng)用前景都十分廣闊,成為無人機(jī)研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn),正受到越來越廣泛的關(guān)注。本文主要研究多無人機(jī)緊密編隊(duì)協(xié)同控制問題,所做主要工作如下:首先,本文采用了“長機(jī)——僚機(jī)”的編隊(duì)飛行模式,分析了飛翼式無人機(jī)緊密編隊(duì)飛行過程中,長機(jī)翼尖渦流對(duì)僚機(jī)產(chǎn)生的氣動(dòng)耦合效應(yīng),并推導(dǎo)了在長機(jī)翼尖渦流施加的上洗流和側(cè)洗流的影響下,緊密編隊(duì)中的僚機(jī)所受阻力、升力和側(cè)向力的改變量。其次,本文分別建立了緊密編隊(duì)中的長、僚機(jī)模型,并根據(jù)前面計(jì)算得到的氣動(dòng)耦合效應(yīng),完善了緊密編隊(duì)中的僚機(jī)模型,最終得到考慮了氣動(dòng)耦合效應(yīng)的緊密編隊(duì)飛行模型。再次,本文引入了滑模變結(jié)構(gòu)控制理論,并基于輸入輸出反饋線性化,設(shè)計(jì)了飛翼式無人機(jī)緊密編隊(duì)隊(duì)形保持控制器。而后在MATLAB/SIMULINK仿真環(huán)境下,對(duì)設(shè)計(jì)的保持控制器進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果顯示,在長機(jī)機(jī)動(dòng)(航向機(jī)動(dòng)、速度機(jī)動(dòng)和高度機(jī)動(dòng)等)時(shí),本文所設(shè)計(jì)的飛翼式無人機(jī)緊密編隊(duì)隊(duì)形保持控制器可以很好的保持緊密編隊(duì)隊(duì)形。最后,利用本實(shí)驗(yàn)室已建成的基于FlightGear的可視化飛行仿真系統(tǒng),進(jìn)行了飛翼式無人機(jī)緊密編隊(duì)隊(duì)形保持控制器的可視化仿真驗(yàn)證工作。該系統(tǒng)以可視化的形式全面、直觀、綜合地展現(xiàn)了緊密編隊(duì)飛行過程中,長、僚機(jī)的各種綜合信息,可視化仿真結(jié)果顯示,上述設(shè)計(jì)的緊密編隊(duì)隊(duì)形保持控制器具有較高的可行性,具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：飛翼式布局無人機(jī) 緊密編隊(duì) 滑模變結(jié)構(gòu) FlightGear 可視化
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V279;TP391.9
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 主要符號(hào)表12-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 研究背景及意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 無人機(jī)編隊(duì)協(xié)同控制研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 可視化飛行仿真研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究內(nèi)容及主要工作17-19
• 第2章 緊密編隊(duì)飛行氣動(dòng)耦合效應(yīng)分析19-26
• 2.1 引言19
• 2.2 渦流模型19-23
• 2.2.1 Biot-Savart定律19-21
• 2.2.2 上洗流和側(cè)洗流模型的建立21-23
• 2.3 僚機(jī)阻力、升力和側(cè)向力變化分析23-25
• 2.3.1 阻力變化分析23-24
• 2.3.2 升力變化分析24
• 2.3.3 側(cè)向力變化分析24-25
• 2.4 小結(jié)25-26
• 第3章 飛翼式布局無人機(jī)緊密編隊(duì)模型的建立26-37
• 3.1 引言26
• 3.2 長機(jī)模型的建立26-27
• 3.3 緊密編隊(duì)飛行中飛翼式布局僚機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立27-30
• 3.3.1 新的編隊(duì)穩(wěn)定性導(dǎo)數(shù)的計(jì)算28-30
• 3.3.2 完善后的僚機(jī)自駕儀系統(tǒng)30
• 3.4 緊密編隊(duì)參考坐標(biāo)系統(tǒng)30-32
• 3.4.1 科里奧利方程30-31
• 3.4.2 編隊(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)31-32
• 3.5 飛翼式布局無人機(jī)緊密編隊(duì)飛行模型的建立32-36
• 3.5.1 基本模型的建立32-33
• 3.5.2 完整模型的建立33-36
• 3.6 小結(jié)36-37
• 第4章 緊密編隊(duì)滑模變結(jié)構(gòu)隊(duì)形保持控制器設(shè)計(jì)37-60
• 4.1 變結(jié)構(gòu)控制基礎(chǔ)37-42
• 4.1.1 變結(jié)構(gòu)控制概述37-38
• 4.1.2 變結(jié)構(gòu)的基本原理38-40
• 4.1.3 幾種典型的趨近律40-42
• 4.2 緊密編隊(duì)隊(duì)形保持控制器設(shè)計(jì)42-47
• 4.2.1 Y向通道控制器設(shè)計(jì)43-44
• 4.2.2 X向通道控制器設(shè)計(jì)44-46
• 4.2.3 Z向通道控制器設(shè)計(jì)46-47
• 4.3 仿真實(shí)驗(yàn)47-59
• 4.3.1 長機(jī)航向機(jī)動(dòng)49-52
• 4.3.2 長機(jī)速度機(jī)動(dòng)52-56
• 4.3.3 長機(jī)高度機(jī)動(dòng)56-59
• 4.4 小結(jié)59-60
• 第5章 基于FlightGear的可視化飛行仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)60-77
• 5.1 引言60
• 5.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案60-74
• 5.2.1 地面綜合管理單元61-63
• 5.2.2 無人機(jī)仿真單元63-67
• 5.2.3 大視景顯示單元67-68
• 5.2.4 服務(wù)器單元68-69
• 5.2.5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)69-74
• 5.3 雙機(jī)緊密編隊(duì)隊(duì)形保持控制器可視化仿真驗(yàn)證與分析74-76
• 5.4 小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 致謝82-83
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文和取得的科研成果83

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號(hào)：1013461