带推力矢量无人机的飞行控制

摘要

随着无人机在直接作战任务中的应用，对无人机精确航迹与制导控制的要求也越来越高。
　　 而推力矢量技术的应用是战术无人机控制技术发展的一个重要内容。本论文就攻击无人机中应用推力矢量技术的相关问题进行初步的研究工作，分析了推力矢量无人机的独特性能，研究了其数学建模和飞行控制律的设计问题，并对采用动态逆和鲁棒控制相结合的方法设计推力矢量无人机的飞行控制律的问题进行了探讨。
　　 首先建立了推力矢量无人机的动力学数学模型，并就此详细分析了其动力学特性，再对推力矢量无人机的特点和飞行运动方式进行探讨和分析。
　　 在对推力矢量无人机性能分析的基础上，首先应用经典控制技术，对常规无人机和带推力矢量无人机的性能进行了对比和分析，认为采用推力矢量控制技术的无人机在机动性能和精确制导性能上能获得明显优势。
　　 针对推力矢量无人机强非线性和耦合性的特点，采用动态逆控制方法根据时标分离原则，将推力矢量无人机飞行控制系统分为快回路、较快回路和慢回路三个子系统，分别对三个子系统应用动态逆控制技术进行飞行控制规律的设计，使之获得了较好的动态特性。然而实际系统难免遇到参数摄动和外界扰动现象，控制系统鲁棒性变差，为此提出了鲁棒控制方法中的H∞回路成形法来予以解决。
　　 由于无人机较宽的飞行包线和变化的任务载荷，及动态逆设计方法对模型的强关联性要求，使得无人机飞行控制系统的鲁棒性较差，为提高无人机飞行控制系统的鲁棒性，提出了动态逆和鲁棒控制相结合的方法，即采用动态逆技术实现系统线性化，再应用鲁棒控制中的H∞回路成形法完成内回路的控制规律设计。仿真结果证明了这种方法设计的推力矢量无人机飞行控制系统是可行的和有效的。