高原型无人机飞行控制工程实现

摘要

为适应高原战训和试验的需要，研制一种能用于高原地区使用的无人机具有很大的社会意义和军事意义，本文以高原型无人机为研究对象，主要探讨了其飞行控制工程实现问题。
　　首先针对高原型无人机的研制需求，设计了高原型无人机的总体方案，包括无人机的外形和内部舱位布局设计、无人机系统的组成和主要技术指标等，建立了无人机的非线性数学模型并采用小扰动方法进行了线性化，研究了无人机的俯仰控制回路、横滚控制回路、航向控制回路和高度控制回路的控制律，对高度控制回路采用了冗余度和信息融合技术进行设计。
　　然后针对高原特定的复杂恶劣环境，主要研究了高原型无人机的活塞式航空发动机的高原性能改进策略，包括:增加涡轮增压器、自动调节油气比、发动机的转速控制、小型发动机与螺旋桨的匹配和高空环境下的动力与飞行综合控制等策略。
　　最后针对高原型无人机飞行控制系统的工程实现问题，详细设计了无人机的机载飞行控制系统硬件和软件部分，设计并开发了基于DSP的飞行控制系统平台，各个硬件模块以及飞行控制软件，介绍了地面指挥测控系统和航路规划技术，对高原型无人机飞行控制有效性进行了详细分析，验证了所设计的控制策略和控制软件的正确性和实用性。

目录

摘要

注释表

缩略词

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外高原型无人机的研究现状

1．3 高原型无人机飞行控制中的关键技术

1．4 冗余度技术和信息融合技术

1．5 本文主要研究内容及安排

第二章 高原型无人机飞行控制方案

2．1 高原型无人机的总体方案设计

2．1．1 高原型无人机的外形和内部舱位布局设计

2．1．2 高原型无人机的组成与主要技术指标

2．2 高原型无人机的建模

2．2．1 常用坐标系和坐标系变换

2．2．2 无人机非线性方程及其线性化

2．3 高原型无人机的控制回路和控制律

2．3．1 俯仰控制回路及其控制律

2．3．2 横滚控制回路及其控制律

2．3．3 航向控制回路及其控制律

2．3．4 高度控制回路及其控制律

2．4 本章小结

第三章 活塞式航空发动机的高原性能改进策略

3．1 活塞式航空发动机的概述

3．1．1 FL350发动机的构成

3．1．2 FL350发动机的工作原理

3．2 FL350发动机的高原性能改进方法

3．2．1 增加涡轮增压器

3．2．2 自动调节发动机的油气比

3．2．3 发动机的转速控制

3．2．4 小型发动机与螺旋桨特性的匹配

3．2．5 动力与飞行综合控制

3．3 本章小结

第四章 高原型无人机飞行控制系统的工程实现

4．1 高原型无人机飞行控制工程设计

4．1．1 飞行控制系统的基本性能要求

4．1．2 飞行控制系统的功能要求

4．1．3 飞行控制系统的主要方式

4．2 高原型无人机飞行控制系统的硬件设计

4．2．1 机载飞行控制系统的硬件设计

4．2．2 飞行控制计算机机箱的设计

4．2．3 飞行控制系统主要电气盒的设计

4．2．4 无人机状态采集的硬件设计

4．2．5 无人机主要的输出硬件设计

4．3 高原型无人机飞行控制系统的软件设计

4．3．1 机载飞行控制系统的软件设计

4．3．2 机载飞行控制系统的软件主要模块设计

4．4 高原型无人机地面测控系统

4．4．1 地面测控系统硬件设计

4．4．2 地面测控系统软件设计

4．5 高原型无人机航路规划技术

4．6 高原型无人机飞行控制有效性分析

4．7 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本文的工作总结与主要创新

5．2 未来工作的展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文