基于任务的无人机飞行品质评估方法研究

摘要

现代固定翼无人机已广泛使用于各类军事/民用任务，显示出巨大的军事及经济价值。但现阶段无人机设计偏重于飞行性能及飞行任务能力，对无人机飞行品质的研究较少。设计过程中往往直接采用裁剪了人感相关部分的有人机飞行品质规范作为指导，这会造成设计目标上的偏差。因此，无人机飞行品质的研究具有重要的理论意义和工程价值。
　　本文以空中加油任务为例，研究两种评价无人机飞行品质的方法。1)在给定的闭环纵向模态范围内，采用特征结构配置方法快速设计指令跟踪飞行原理控制律。基于线性模型频域分析的RMS偏差等势图直观地揭示了不同纵向模态下无人机受到大气连续紊流扰动时的抗风能力。但RMS不能有效预测最坏情况，因为RMS实质上是H2范数,说明的是平均情况，而H?范数可以预测最坏情况；2)通过混合灵敏度优化设计方法与基于频域的连续紊流扰动/参考指令跟踪偏差H?范数计算方法相结合，构造出闭环纵向跟踪模态平面内跟踪误差H?范数变化等势图。该等势图直观且定量地反映了无人机飞行品质与飞行任务性能间相互关系，并利用?综合方法生成控制律进行了时历仿真验证。综合结果表明，空中加油任务抗风所需纵向模态与有人机飞行品质规范要求存在明显差异。无人机飞行品质规范需综合考虑A类飞行阶段的抗风性能以提高无人机轨迹/姿态跟踪能力。

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注释表

缩略词

第1章 绪论

1.1引言

1.2论文的主要研究内容和章节安排

第2章 无人机动力学仿真模型建立

2.1飞行动力学建模

2.2发动机模型的建立

2.3大气紊流模型的建立

2.4飞行器对大气紊流的响应

2.5本章小结

第3章 有人机飞行品质回顾

3.1飞机飞行品质与飞行控制系统设计

3.2 MIL-F-8785C

3.3 MIL-HDBK-1797

3.4本章小结

第4章 基于RMS指标的无人机飞行品质研究

4.1特征结构配置方法

4.2空中自主加油控制律设计

4.3空中加油抗风性能分析

4.4本章小结

第5章 鲁棒控制研究

5.1模型不确定性

5.2 H∞控制的标准问题

5.3混合灵敏度H∞控制

5.4 μ分析与μ综合

5.5使用混合灵敏度方法设计纵向飞行控制律

5.6本章小结

第6章 基于H∞指标的无人机飞行品质研究

6.1空中加油抗风/跟踪性能分析

6.2基于μ综合方法的空中自主加油控制律设计

6.3本章小结

第7章 总结与展望

参考文献

致谢

在学校期间的研究成果及发表的论文