小型无人机横侧向飞行控制律设计技术分析

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1、◆■一0r南京航空航大人学硕十学位论文摘要无人机(UnmannedAerialVehicle)是一种由无线电遥控设备或白身科序控制装置操纵的无人驾驶1毛行器。无人机具有用途J．．泛、成本低、无人员伤亡风险、使Hj方便等优点。冈此，无人机在现代战争中有极其重要的作刚，在比川领域更有广阔的前景。但是，随着飞行任务的不断复杂化，对飞控系统的要求也就越米越高。本文的研究目标就是改进传统的无人机横侧向控制系统以提高其控制性能。本论文以样例无人机为研究对象，以MATLAB软件为开发j：具。首先详细分析了无人机各飞行阶段横侧向控制需求，并在此基础上提出了样例无人机改进的横侧向

2、控制系统的总体设计和验证方案。然后，本文在MATLAB／SIMULINK环境中建立了样例无人机三轮滑跑段、两轮滑跑段和空中飞行段的非线性模裂，并采用小扰动线性化方法得到线性系统状态方程。此外，本文以样例无人机数学模型为基础仔细研究了其对象特性和横侧向干扰项对其特性的影响。之后，针对空中飞行段特点，本文根据其控制需求开发了三种抗干扰的横侧向控制律，并通过理论和仿真对比分析选定最终方案。针对自动着陆段特点。本文根据其各阶段控制需求开发了高精度的横侧向控制律。控制律设计完成后，本文还验证了其全包线范罔内的时频域鲁棒性，并在非线性系统中对其进行了仿真验证和干扰冈素影响下

3、的鲁棒性验证。最后，本文在等效飞控仿真验证平台上对样例无人机改进的横侧向控制律进行了全包线实时仿真验证。仿真结果表明，本文所开发的抗干扰的横侧向控制律和高精度的横侧向控制律均具有良好的控制性能，可以满足实际：I：程需求。关键词：无人机，横侧向控制律，抗干扰，高精度，自动配平控制技术小型无人机横侧向匕行控制律设计技术研究AbstractTheUnmannedAerialVehicle(UAV)isakindofvehiclewhichiscontrolledbyradioremotecontrolequipmentorthecontrolprogramofitso

4、wn．TheUAVhasmanyadvantages，suchaswideusage，lowCOSt，cost-effective，nocasualtyrisk，easeofuseandSOon．Asaresult，theUAVplaysaveryimportantroleinmodemwarfareandiswidelyusedincivilianarea．Butasfightmissionbecomesmoreandmorecomplicatedtherequirementsonthecontrolsystembecomesmoreandmorestrict

5、ly．Therefore，animprovedlateralcontrolsystemofUAVisdevelopedinthispaper．AkindofUAVhasbeenstudiedinthispaperbyusingMATLABastheresearchtools．Firstly,thecontrolrequirementofdifferentflightsegmentshasbeenstudied．Then，thegeneralplanofdesigningandvalidationhasbeenmadebaseonit．Secondly,theno

6、nlinearmodelsofthreewheelstaxiingsegment，twowheelstaxiingsegmentandflightsegmenthavebeenbuiltinMATLAB／SIMULINK．Then，thelinearmodelhasbeenbuiltbyusingthelinearizationmethodundersmallperturbation．Besides，baseonthemathematicalmodel，thecharacteristicoftheUAVandtheimpactcausedbylateraldis

7、turbancehasbeeninvestigated．Thirdly,consideringthefeaturesoftheair-flightsegment，threekindsofanti--disturbancelateralcontrolsystemhasbeendevelopedandthefinallateralcontrolsystemhasbeendeterminedaccordingtosimulationresult．Consideringthefuturesofthelandingsegment，ahigh-precisionlatera

8、lcontrolsyst