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《中南大学》 2007年
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无人机横侧向姿态控制研

李乐奇  
【摘要】: 无人机的横侧向运动存在较强的耦合性、不稳定性,呈现出较强的非线性,这种耦合现象会给飞行控制带来不利影响。本文主要利用常规PID控制和神经网络自适应控制的理论来研究无人机横侧向姿态的控制律。 首先,建立无人机空间运动方程,基于小扰动原理的线性化方法,对无人机横侧向运动方程进行线性化处理,建立用响应传递函数描述的数学模型以及状态方程。 然后采用经典的PID控制方法设计无人机横侧向控制回路的自动驾驶仪控制律。设计中,对控制对象进行准确的数学建模,引入舵回路的传递函数;对整个控制回路进行稳定性分析,确定飞控系统的各环节的传递函数;对倾斜姿态保持/控制模态、倾斜姿态自动改平、航向保持/控制模态控制律以及倾斜转弯控制模态进行分析与设计,并对其进行仿真研究。另外由于无人机的飞行过程具有非线性、时变不确定性的特点,难以确定精确的数学模型,而且在实际飞行过程中,由于受到参数整定方法繁杂的困扰,PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳。针对无人机横侧向飞行控制特点,利用神经网络自适应反馈线性化方法,设计无人机的横侧向姿态控制系统,仿真结果表明,控制律具有良好的跟踪性能。 最后,文中基于WindowsXP操作系统,综合运用控制系统实时仿真算法、三维虚拟现实OpenGL的API开发技术,在VC++应用程序框架的范围内,用在Pro/E中建好的无人机三维实体模型,嵌入到由OpenGL开发的虚拟环境中,并通过VC++调用matlab的接口函数,根据主控计算机传输的控制信号,对可控对象进行姿态控制。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:V249.1

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【参考文献】
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