无人机发射架设计及其调平系统研究

摘要

导弹、火箭、无人机、航空航天飞机等飞行器为了获得更加平稳的初始飞行姿态，在飞行器发射架及其调平系统方面都有严格的要求。开发高效高精度的自动调平系统也日渐成为制约该行业的瓶颈问题，在无人机发射时亦是如此，故而对无人机发射架结构作出合理设计，对无人机调平系统控制研究制定科学合理的方案是很有必要的。论文的主要研究内容如下：　　（1）回望平台调平的发展历程，总结了国内外现状和发展趋势，明确了无人机发射系统调平技术今后的发展方向。为给调平系统创造更加有利的调节环境，设计了无人机的发射架结构，该结构既能起到支撑、运输固定和发射、分离无人机的作用，也可防止无人机出现较大“抬头”现象。　　（2）鉴于传统PID控制的鲁棒性和精度有限，研究了模糊PID控制器的基本设计方法，设计了负载敏感式电液比例伺服液压控制系统，并提出了调平系统模糊PID控制策略。采用改进的PID增量控制闭环方式实现系统功能，对无人机发射平台实现突发状况下的快速、高精度调平。　　（3）在AMESim中建立调平系统的液压控制模型，在MATLAB/Simulink中建立对接调平系统液压工作原理的模糊规则，编制控制代码指导PID参数的实时调整，对两个软件联合仿真，充分发挥软件的功能互补性，提高仿真精度。　　（4）探析了系统支腿位移特性，支腿液压缸流量特性，换向阀流量特性等系统动态回路特性，并对液压系统的动态特性结果作出了阐释和分析。将传统PID控制和模糊PID控制的仿真结果进行了对比，结果表明，模糊PID控制方法的引入对控制精度和效率都有很大的提升。　　（5）模糊PID控制相较于传统PID控制，在平台调平系统的控制精度和动态性能上都有所提升，大大改善了综合控制性能，调节速度提高了40%以上，无超调，无滞后，具有更好的抗干扰性和鲁棒性。在前后支腿间距4340mm的条件下，调平精度为±0.2°，所建立的系统仿真模型可满足发射平台的快速、高精度调平需求，实现了系统的跟随功能，满足了系统的动态响应要求。　　最后，研究结果表明该系统仿真模型可适应复杂工况下的无人机发射平台调平，模糊PID控制下的无人机发射调平系统具有可行性。

目录