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《南京航空航天大学》 2011年
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小型无人机简化配置控制律设计技术研究

李欣  
【摘要】:随着无人机在军事和民事上的广泛应用,低成本、小型化、安全性成为了无人机发展的重要方向。通过对传感器的简化配置,可以有效减少小型无人机的载荷和成本,并且当某个传感器出现问题时,还可采用降级运行的方式完成飞行,实现安全飞行,提高小型无人机的飞行安全性。本文正是以工程应用为出发点,着重对基于IMU的简化配置控制技术进行研究。 基于IMU的简化配置下无法直接获得姿态角信号,本文针对无人机飞行包线内的基本飞行模态,提出了以外回路控制为核心的总体控制方案。以样例无人机为对象,建立了MATALB下的非线性模型,并结合样例无人机的运动特性、模态特性,设计了简化配置基本控制律。纵向采用高度控制,对比了基于高度变化率增稳和基于互补滤波增稳的优劣,并且在高度控制基础上集成了空速控制,保证飞行安全,横侧向采用互补滤波对航迹控制增稳。详细设计了无人机各飞行模态的具体实现方案,实现了飞行包线内的飞行功能。 利用MATLAB下M函数强大的数据处理和函数调用功能,设计了采用纯M语言编写的非线性仿真软件,实现MATLAB下无人机飞行功能仿真验证。仿真结果表明飞行模态的实现方案是合理的。 最后通过仿真对比了简化配置控制律与常规配置控制律,结果表明加入空速控制后,所设计的外回路控制为核心的控制方案能够实现起飞、爬升/下滑、平飞、直飞、左/右转弯等飞行模态。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:V249.1

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