大展弦比无人机自动着舰技术研究

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1、中图分类号：V249论文编号：102870318-SX188学科分类号：081105硕士学位论文大展弦比无人机自动着舰技术研究研究生姓名赵东宏学科、专业导航、制导与控制研究方向先进飞行器建模与制导技术指导教师李春涛副研究员南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringTheResearchofCarrierLanding

2、ControloftheHigh-aspect-ratioUAVAThesisinNavigation,GuidanceandControlbyZhaoDonghongAdvisedbyLiChuntaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中

3、不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着我国海军力量的飞跃式发展，舰载无人机的自动着舰引导与控制技术也亟需得到解决；但自舰载机问世以来，如何实现其在复杂着舰环境下安全着舰始终是自动着舰的最大技术难题。因此研究无人机

4、自动着舰引导与控制技术，早日实现无人机自动着舰，对我国迈向海洋强国意义重大。本文以大展弦比无人机为控制对象，首先应用相对运动理论，建立了机舰相对运动模型，并基于此制定了以升降舵控制姿态、发动机控制轨迹的纵向解耦控制策略。应用模型参考自适应与动态逆控制理论设计了俯仰角控制律；在速度增稳控制律的基础上设计了基于相对升降速度的高度控制律与前向位置控制律，通过拓宽系统内环带宽、提高系统响应，达到抑制扰动的目的，实现对着舰轨迹的精确跟踪。其次，结合无人机动力学特性，设计了横侧向增稳控制律与滚转角控制律，解决了横侧

5、向稳定控制问题；针对水平轨迹跟踪问题，设计了以航向调整为主、侧偏控制为辅的控制律，实现了无人机无侧滑、无侧偏着舰。最后，根据机舰相对运动关系，结合无人机下滑性能，设计了自动着舰相对轨迹线，解决了自着舰引导问题。在Matlab/Simulink环境下搭建了自动着舰数值仿真环境，模拟了无人机在复杂着舰环境下的着舰过程。仿真结果表明，本文设计的自动着舰引导与控制方案具备良好的抗风扰动能力，可以快速的抑制风扰对着舰带来的不利影响，实现无人机安全着舰。关键词：大展弦比无人机，自动着舰，相对运动模型，模型参考自适应

6、，动态逆，相对轨迹线i大展弦比无人机自动着舰技术研究ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofChina’snavalpower,theautomaticlandingguidanceandcontroltechnologyofcarrier-basedunmannedaerialvehicle(UAV)isalsoneededtobesolvedurgently;however,sincetheadventofcarrier-basedaircraft,howtoachieve

7、itssafelandinginthecomplexlandingenvironmenthasalwaysbeenthebiggesttechnicalproblemofautomaticlanding.Therefore,itisofgreatsignificancetostudyUAVautomaticwarshipguidanceandcontroltechnology.Thispapertakesahigh-aspect-ratioUAVasthecontrolobjecttoachieveit

8、scarrierlanding.Firstly,therelativemotionmodelisestablishedbasedontherelativemotiontheory,andthelongitudinaldecouplingcontrolstrategyofelevatorcontrolattitudeandenginecontroltrajectoryisdeveloped.Thecontrollerofpitchanglea