發(fā)布時(shí)間：2018-11-24 11:21

【摘要】：隨著科技不斷進(jìn)步,無(wú)人機(jī)在軍事領(lǐng)域以及民用領(lǐng)域的使用頻率越來(lái)越高,用途越來(lái)越廣,隨之而來(lái)的問(wèn)題就是如何提高無(wú)人機(jī)的自主飛行控制性能。無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題屬于非線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)范疇。隨著近代控制技術(shù)的發(fā)展,誕生了很多將非線性系統(tǒng)線性化的方法。非線性動(dòng)態(tài)逆方法在整個(gè)飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有很大的靈活性以適應(yīng)飛行器模型的變化,并且能夠滿足像大迎角、超機(jī)動(dòng)這樣的非常規(guī)控制要求,因而是眾多線性化方法中比較好的一種方法。本文以某小型鴨式布局無(wú)人機(jī)為研究對(duì)象,首先針對(duì)鴨式布局無(wú)人機(jī)進(jìn)行控制對(duì)象建模,建立了無(wú)人機(jī)的三維模型,分析了無(wú)人機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)特性,建立了氣動(dòng)模型,在此基礎(chǔ)之上推導(dǎo)了無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程;接著應(yīng)用非線性動(dòng)態(tài)逆方法將小型鴨式布局無(wú)人機(jī)非線性控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為線性控制系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上研究無(wú)人機(jī)的操控方法和飛行力學(xué)特性,提出了一種基于直接位置坐標(biāo)的無(wú)人機(jī)飛行軌跡控制方法,設(shè)計(jì)了無(wú)人機(jī)自主飛行控制律;最后應(yīng)用MATLAB對(duì)無(wú)人機(jī)自主飛行過(guò)程進(jìn)行仿真。結(jié)果表明,應(yīng)用動(dòng)態(tài)逆方法設(shè)計(jì)的小型鴨式布局無(wú)人機(jī)控制律兩個(gè)內(nèi)回路系統(tǒng)比較穩(wěn)定,超調(diào)量小,沒有振蕩并且響應(yīng)時(shí)間合理,而外回路可以很好地保障軌跡跟蹤的準(zhǔn)確性。
[Abstract]:With the development of science and technology, unmanned aerial vehicle (UAV) is used more and more frequently in military and civilian fields. The following problem is how to improve the autonomous flight control performance of UAV. The design of UAV flight control system belongs to nonlinear control system design. With the development of modern control technology, many methods to linearize nonlinear systems have emerged. The nonlinear dynamic inverse method has great flexibility in the design of the whole aircraft control system to adapt to the change of the aircraft model, and can satisfy the unconventional control requirements such as high angle of attack and super maneuverability. Therefore, it is a better method among many linearization methods. In this paper, a small duck layout UAV is taken as the research object. Firstly, the control object of the Duck layout UAV is modeled, the three-dimensional model of the UAV is established, the aerodynamics characteristics of the UAV are analyzed, and the aerodynamic model is established. On this basis, the kinematics and dynamics equations of UAV are derived. Then the nonlinear dynamic inverse method is used to transform the nonlinear control system of the small duck layout UAV into a linear control system. On this basis, the control method and flight mechanics characteristics of the UAV are studied. A method of UAV flight trajectory control based on direct position coordinate is proposed, and the autonomous flight control law of UAV is designed. Finally, the autonomous flight process of UAV is simulated by MATLAB. The results show that the two inner loop systems of the control law of the small duck layout UAV designed by the dynamic inverse method are stable, small overshoot, no oscillation and reasonable response time, and the external loop can guarantee the accuracy of trajectory tracking.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V249.1

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本文編號(hào)：2353506