飞翼无人机无动力应急着陆控制技术研究

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1、中图分类号：V249论文编号：102870315-S179学科分类号：081105硕士学位论文飞翼无人机无动力应急着陆控制技术研究研究生姓名李潘迪学科、专业导航、制导与控制研究方向飞行控制技术指导教师陈欣研究员南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年五月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchofUnpoweredEmergencyLandingControlTechnologiesforflyingwin

2、gUAVAThesisinNavigation,GuidanceandControlbyLiPandiAdvisedbyProf.ChenXinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMay,2015承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本

3、人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,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、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2015.6.17南京航空航天大学硕士学位论文摘要无人机在飞行过程中可能会遇到突发事故造成发动机故障，致使无人机失去动力，研究无人机在无动力状态下的导航与控制策略与方法，保证无人机安全返回着陆，是无人机飞行控制的关键技术之一。本文以样例飞翼布局无人机为对象，研究无人机无动力条件下是否能够返回机场着陆（返场着陆）的判断依据、返场着陆航路与导航策略、以

4、及返场过程中的控制方法。根据研究结果制定出一套完整飞翼布局无人机无动力应急着陆导航和控制策略，基于RSLQR控制技术，设计应急着陆过程中的飞行控制律。首先，本文应用牛顿经典力学理论，建立了样例飞翼布局无人机的数学模型，并对飞机气动性能、机动性能、操作性能和模态特性等进行了分析研究，为无人机的导航与飞行控制律奠定基础。其次，对无人机无动力返回的轨迹进行研究，将无动力返场着陆的过程划分为四个阶段，并对每个阶段的特点与关键技术进行了详细论述，设计出了返场制导策略与着陆航线。根据无人机飞行性能详细分析研究了飞行高度和航向对无动力返场能力的影响，提出了判断无人机是否有能力返场着

5、陆条件判据。针对飞翼布局无动力无人机对飞行控制鲁棒性的要求，应用RSLQR控制技术，对应急着陆过程中的无人机的控制控制律进行了设计，保证无人机能够按照制导策略跟踪应急返场着陆航线。最后，为了验证所设计的制导策略、着陆航线和飞行控制律，使用MATLAB软件搭建了无人机飞行仿真环境，分别在典型无动力条件下和飞机模型不确定、初始状态不确定、风干扰等条件下进行了飞行仿真验证。结果表明，本文设计的导航与制导策略、应急着陆航线和飞行控制律满足飞翼布局无人机无动力应急返场着陆要求。关键词：无人机，飞翼布局，无动力着陆，飞行控制，制导策略，着陆航线i飞翼无人机无动力应急着陆控制技术研

6、究ABSTRACTUAVmayencounterunexpectedaccidentscausedbyenginefailureduringtheflight,designingthenavigationandcontrolstrategyfortheunpoweredUAV,toensurethattheUAVcanlandsafelybackontheairport,isacriticaltechnologyinUAVflightcontrolfield.ThispapertakesaflyingwingUAVastheresearchobject,madeast

7、udyonthisissuewhichincludesthejudgementstandardofwhethertoreturntotheairportwhentheUAVencounteredenginefailure,thenavigationstrategyandthelandingrouteonreturningback,andthecontrollawforunpoweredUAV.Onthegroundofthestudy,asetofnavigationandcontrolstrategyforUAV’sunpoweredlanding