自主導航控制系統(tǒng)是實現(xiàn)無人機自主飛行的核心系統(tǒng),在執(zhí)行避障、跟蹤和監(jiān)視等任務時,都需要該系統(tǒng)確保無人機按預定航線飛行。在復雜的空域中,如何有效補償外部未知風擾,保證無人機能夠準確的跟隨預定的航線,稱為無人機的路徑跟蹤問題。目前,無人機路徑跟蹤控制已成為理論和工程研究的熱點,是無人機自主導航系統(tǒng)的關鍵所在,已經有很多方法提出用于小型固定翼無人機的路徑跟蹤控制。小型固定翼無人機在路徑跟蹤時存在的問題有:（1）大部分方法只針對直線和圓弧路徑跟蹤,很難直接應用求解一般的曲線路徑跟蹤問題。（2）固定翼無人機航向調整的運動機理復雜,很容易受風擾影響而產生側滑。（3）實現(xiàn)曲線路徑跟蹤時,很少有研究考慮到無人機輸入受限的情況。在此背景下,為實現(xiàn)準確抗干擾的曲線路徑跟蹤控制,論文采用無模型自適應控制（Model Free Adaptive Control,MFAC）方法控制無人機航向,構建合適的向量場（Vector Field,VF）實現(xiàn)精準的曲線路徑跟蹤。針對二維平面內曲線路經跟蹤時輸入受限的情況,提出了控制Lyapunov函數(shù)（Control Lyapunov Function,CLF）和飽和集（N... 

【文章來源】：國防科技大學湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１。１軍用無人機應用舉例??

??救、農業(yè)施肥、收發(fā)快遞等［６］，如圖１．２所示。??（ａ）地質探測?（ｂ）火情監(jiān)控?（ｃ）污染監(jiān)控??（ｄ）災難救援?（ｅ）農業(yè)施肥?（ｆ）交通管制??Ｒ為??（ｇ）基建監(jiān)視?（ｈ）收發(fā)快遞?？現(xiàn)場安保??圖１．２民用無人機應用舉例??無論是軍用還是民用無人機，其核心部件是機載的自主導航控制系統(tǒng)??（Ｇｕｉｄａｎｃｅ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｓｙｓｔｅｍ，ＧＣＳ）?［］。ＧＣＳ根據無人機的狀態(tài)和當前任務，規(guī)劃產??生合理的期望軌跡，驅動無人機的作動器跟隨期望軌跡，使得無人機能夠高效準??確的完成任務。ＧＣＳ能夠確保地面操作為高級指令，比如繞點盤旋、執(zhí)行航線、??回家和自主起降等模式等，經過機載計算機的運算處理，將高級指令轉化為底層??控制指令輸出。自主導航控制系統(tǒng)由制導、導航和控制三個相互連接的子模塊組??成［８］，如圖１．３所示。各子模塊的作用表述為：??制導用于飛行路徑規(guī)劃和管理。先進的制導子系統(tǒng)能夠計算出最優(yōu)的軌跡或??者路徑，同時滿足一些其他需求，比如燃料最省、時間最少或者盡量減少震蕩。導??航用于確定無人機的位置和指向

??救、農業(yè)施肥、收發(fā)快遞等［６］，如圖１．２所示。??（ａ）地質探測?（ｂ）火情監(jiān)控?（ｃ）污染監(jiān)控??（ｄ）災難救援?（ｅ）農業(yè)施肥?（ｆ）交通管制??Ｒ為??（ｇ）基建監(jiān)視?（ｈ）收發(fā)快遞?？現(xiàn)場安保??圖１．２民用無人機應用舉例??無論是軍用還是民用無人機，其核心部件是機載的自主導航控制系統(tǒng)??（Ｇｕｉｄａｎｃｅ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｓｙｓｔｅｍ，ＧＣＳ）?［］。ＧＣＳ根據無人機的狀態(tài)和當前任務，規(guī)劃產??生合理的期望軌跡，驅動無人機的作動器跟隨期望軌跡，使得無人機能夠高效準??確的完成任務。ＧＣＳ能夠確保地面操作為高級指令，比如繞點盤旋、執(zhí)行航線、??回家和自主起降等模式等，經過機載計算機的運算處理，將高級指令轉化為底層??控制指令輸出。自主導航控制系統(tǒng)由制導、導航和控制三個相互連接的子模塊組??成［８］，如圖１．３所示。各子模塊的作用表述為：??制導用于飛行路徑規(guī)劃和管理。先進的制導子系統(tǒng)能夠計算出最優(yōu)的軌跡或??者路徑，同時滿足一些其他需求，比如燃料最省、時間最少或者盡量減少震蕩。導??航用于確定無人機的位置和指向

【參考文獻】：
期刊論文
[1]自治飛艇直接自適應模糊路徑跟蹤控制[J]. 鄭澤偉,霍偉,武哲.  控制與決策. 2014(03)
[2]數(shù)據驅動控制理論及方法的回顧和展望[J]. 侯忠生,許建新.  自動化學報. 2009(06)
[3]直線電機的非參數(shù)模型直接自適應預測控制[J]. 曹榮敏,侯忠生.  控制理論與應用. 2008(03)
[4]無模型自適應控制的現(xiàn)狀與展望[J]. 侯忠生.  控制理論與應用. 2006(04)



本文編號：3466119