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《电子科技大学》 2011年
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无人机进场着陆/地面滑跑控制与仿真

胡浩  
【摘要】:随着无人机在军事与民用领域的广泛应用,其低成本、高安全以及开发周期短等优点日益突出,且能够完成很多有人机无法完成的任务,具有很大的发展前景。然而在各种用途的无人机不断涌现的同时,回收事故也不断出现。因此,无人机的安全着陆成为当前无人机研制的难点与热点。 本文以某小型无人机为研究对象,以MATLAB为工具,建立了无人机六自由度非线性数学模型,并基于该模型对无人机自主着陆按照空中与地面两个阶段进行了详细研究。 对于空中阶段,本文不采用传统的下滑轨迹曲线设计,而是根据研究对象的特点以及着陆性能的要求,设计了两次下滑两次拉平的进场着陆轨迹。并基于无人机的动力学特性与动态响应曲线的详细分析,进行了PID飞行控制器的设计。在着陆飞行包线内的,利用加入风场的方法,对控制器进行仿真验证和鲁棒性验证,证明了控制器和下滑轨迹的合理设计。 对于地面阶段,本文重在地面模型建模的研究。通过对无人机地面滑跑的受力分析,建立了起落架模型。模型充分考虑无人机姿态对起落架压缩量的影响,以及起落架压缩量对无人机运动的反作用,在模型中分别建立了轮胎纵向和侧向摩擦力计算方程,同时还考虑了前轮偏度和主轮刹车对运动特性的影响。以地面模型为基础,设计了地面滑跑纠偏控制器。仿真结果表明,建立的模型真实地反应了无人机地面滑跑时的运动特性,而纠偏控制器也具有很好的鲁棒性。 最后,在MATLAB/SIMULINK仿真环境中,对无人机自主着陆全程做了数字仿真。结果验证了制导策略与控制策略的合理性以及控制器的鲁棒性。?
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:V249.1

【参考文献】
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