飞翼布局无人机控制律设计

摘要

随着无人机在军事和民用领域内都发挥了越来越重要的作用，无人机技术的发展得到了很多国家的重视。飞翼布局无人机有诸多独特的技术优势，所以世界上很多先进无人机采取飞翼布局形式。但其特殊的气动布局和结构特点也造成了其固有的一些缺陷。为了设计良好的飞行控制系统以提高飞翼布局无人机的飞行品质，本论文针对某飞翼布局高空长航时无人侦察机飞行控制律设计进行了初步的研究。 本论文首先具体介绍了无人机自动起飞着陆过程，研究了飞翼无人机起飞着陆过程的特点，确定了合适的自动着陆系统方案；然后利用飞行力学理论建立了飞翼无人机运动的数学模型，分析了飞翼无人机的飞行品质特性；再根据飞翼无人机的飞行品质和控制性能要求，完成了不同状态点处控制增稳系统和典型控制模态飞行控制律设计，采用了下滑波束导引系统和自动拉平控制系统及侧向波束导引系统，详细设计了飞翼无人机的纵向自动着陆系统控制律和侧向自动着陆系统控制律；在Matlab Simulink环境下设计了飞翼无人机非线性仿真程序，验证所设计的控制律的有效性，作出必要的调整，并在所设计的控制系统中加上几种常见的风干扰，仿真验证了控制系统的鲁棒性。最后，根据仿真结果分析总结了飞翼布局无人机的控制系统设计方法和设计特点，并提出一些具体的建议，为飞翼无人机总体设计提供了一定的依据。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1无人机概述

1.2高空长航时无人机的发展情况

1.3飞翼布局高空长航时无人机的特点

1.4本论文的主要研究内容

第二章飞翼无人机自动起飞/着陆系统的方案设计

2.1无人机的起飞/着陆过程

2.1.1无人机的自动轮式起飞过程

2.1.2无人机的自动进场轮式着陆过程

2.2飞翼无人机自动轮式起飞/着陆过程的特点

2.3飞翼无人机自动起飞/着陆技术方案的确定

第三章飞翼布局无人机动力学模型

3.1非线性模型

3.1.1与空间运动相关的坐标系定义

3.1.2基本假设

3.1.3无人机刚体动力学方程

3.2线性化和分组

3.2.1小扰动原理

3.2.2平衡点配平

第四章飞翼布局无人机操稳特性分析

4.1飞翼无人机气动布局布置方案

4.2飞翼无人机纵向操稳分析

4.2.1纵向静稳定性

4.2.2纵向动稳定性

4.3飞翼无人机横向操稳分析

4.3.1横向静稳定性

4.3.2横向动稳定性

第五章飞翼布局无人机控制律设计

5.1飞翼无人机飞行品质评价和控制系统评价

5.2飞翼无人机自动起飞控制系统控制律设计

5.2.1纵向控制律设计

5.2.2横航向控制律设计

5.3飞翼无人机巡航阶段自动飞行控制系统控制律设计

5.3.1纵向控制律设计

5.3.2横航向控制律设计

5.4飞翼无人机自动着陆控制系统控制律设计

5.4.1自动着陆导引方案

5.4.2纵向控制律设计

5.4.3横航向控制律设计

5.5多模态控制律转换

第六章飞翼布局无人机飞行仿真

6.1 Simulink仿真系统结构

6.2数学模型

6.3非线性仿真

6.4小节

结束语

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢