收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

变推力轴线无人机飞行控制技术研究

黄国勇  
【摘要】: 侦察与打击是无人机在未来战场上发挥重要作用的两个方面。察打一体化无人机具有巡航侦察、实时攻击等多方面的能力,正逐渐成为世界各国研究的重点对象之一。轨迹精确跟踪控制是察打无人机需要解决的重要问题。基于未来战场形势的发展趋势,本文研究了变推力轴线无人机的轨迹控制问题。 启发于推力矢量技术在飞行控制中的成功应用,提出了螺旋桨无人机的变推力轴线技术。建立了变推力轴线无人机的非线性全量数学模型,分析了与传统无人机数学模型之间的区别。基于常规飞机机动性与敏捷性的概念,推导了变推力轴线无人机能量机动性、变向机动性、变空间位置机动性、瞬态敏捷性、功能敏捷性、潜力敏捷性等指标的计算公式,并与普通无人机进行了比较分析,结果表明了推力变向技术在一定条件下能够提高或改善无人机的机敏性。针对察打一体化无人机的姿态控制问题,在气动舵面控制的基础上,增加了推力变向控制,从而提出了基于气动操纵面与可变推力的混合姿态控制策略,其中推力变向控制律与气动操纵面控制律在形式上是一致的,通过对非线性对象的仿真研究,验证了变推力轴线无人机数学模型的正确性,也表明推力变向技术能够增加飞机的操纵能力,改善了无人机的姿态控制效果。针对察打一体化无人机的轨迹控制问题,设计了由姿态内回路和轨迹外回路组成的控制系统,姿态回路的控制量仍然是三个气动操纵面,而轨迹回路增加了两个推力偏转角,非线性对象的仿真结果表明,基于高度差、偏航距等轨迹信息的推力偏转控制技术能够对实现无人机的较好控制,提高了轨迹控制精度。 为进一步提高变推力轴线技术在察打一体化无人机上的作用,引入大脑情感学习智能控制技术来设计推力偏转控制律,从而提高控制器的在线自适应能力。在理论分析大脑情感学习智能控制器内部学习权值稳定性的基础上,分别设计了基于大脑情感学习的推力变向直接控制方案与间接控制方案,通过非线性对象的仿真研究,表明了两种智能控制结构均在一定程度上改善了无人机的姿态与轨迹控制效果,充分体现了基于大脑情感学习的飞行控制系统具有较好的自整定和自适应能力。 为解决变推力轴线无人机飞行控制系统的工程实现问题,在讨论变推力轴线无人机系统整体构架的基础上,分别针对变推力轴线无人机的软硬件系统展开了器件选型和设计。并在设计过程中,应用模块化技术解决了系统硬件组建和通讯软件设计问题,根据飞行控制的任务需求,设计了软件分层、定时器分级的软件逻辑构架,同时为了丰富人机交互界面,基于VC++开发工具设计了一套无人机界面控件库,有效地加快了飞行控制系统的软件研发进度,增强了系统软件的可维护性。 为验证变推力轴线无人机控制系统的有效性,进行了半物理仿真研究。首先讨论了不同飞行仿真平台的组成,并给出了仿真系统的硬件选型和软件逻辑设计,为了保证飞行仿真的精确度和实时性,对多种飞行仿真算法的计算效率进行了分析,最后通过典型的半物理飞行仿真实验,展现了仿真系统的具体功能以及变推力轴线控制的优越性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 范洪涛,史忠科;解耦模糊控制方法及在飞控中的应用[J];飞行力学;1997年02期
2 徐树森,焦裕松;飞行控制用的三种作动系统[J];航空科学技术;1997年02期
3 熊治国;孙秀霞;胡孟权;尹晖;;自抗扰控制器的飞机纵向运动控制律设计[J];电机与控制学报;2006年04期
4 刘小雄;章卫国;李广文;李爱军;;无人机自主编队飞行控制的技术问题[J];电光与控制;2006年06期
5 龚松波;;飞机飞行仿真系统核心模块设计研究[J];飞机设计;2009年03期
6 谈黎;贾培发;;微小型自主直升机自抗扰控制[J];机器人;2009年05期
7 李英杰;周胜明;;二阶滑模控制在舰载机着舰导引系统中的应用[J];科学技术与工程;2010年19期
8 陈宗基,于功敬,王醒华,刘整社;现代飞行控制系统的一体化仿真环境[J];航空学报;1994年11期
9 姜玉宪;智能火-飞-推综合控制系统的知识元[J];航空学报;1997年03期
10 周自全;飞行力学和飞行控制试飞技术[J];飞行力学;1998年03期
11 景韶光,王青,宋子善;超机动导弹的神经网络控制系统[J];北京航空航天大学学报;2000年03期
12 王大勇,倪少波;NT平台下数据实时采集及结果处理软件研究[J];航天控制;2002年01期
13 冯磊,华克强,张鹏,徐明明;基于双耦合Riccati方程的混合鲁棒飞行控制器[J];中国民航学院学报;2004年02期
14 宋述杰;张怡哲;邓建华;;综合控制系统研究及其仿真[J];飞机设计;2005年04期
15 刘燕斌;陆宇平;何真;;高超音速飞机鲁棒自适应控制的研究[J];宇航学报;2006年04期
16 高道祥;孙增圻;杜天容;;高超声速飞行器基于Back-stepping的离散控制器设计[J];控制与决策;2009年03期
17 郭坚;张猛;赵蕾;;一种用于航天器飞控演练的数管模拟器设计[J];航天器工程;2011年02期
18 刘天宇;夏洁;钱艳平;;大型飞机迎角限制器设计与飞行品质评估[J];系统仿真学报;2011年S1期
19 吴成富;肖顺达;;样板式三次样条法在地形跟随中的应用[J];西北工业大学学报;1988年04期
20 姜长生,沈春林,胡中汉;鲁棒飞行控制系统的逆标架正规化设计[J];航空学报;1991年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘莹;刘培志;徐英新;;飞行控制模式转换电路的设计[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
2 杨云高;鲜斌;殷强;李浩涛;曾伟;;四旋翼无人飞行器架构及飞行控制的研究现状[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
3 吕明云;刘鹏;蒙志君;;适于飞行控制设计的直升机频域辨识[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 关鹏;张继霞;;深空探测飞控故障诊断技术研究[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年
5 胡亭亮;朱纪洪;胡春华;孙增圻;;基于神经网络的直接自适应飞行控制[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
6 刘斌;刘沛清;刘杰;;微小型飞行器气动设计及其控制的理论推导及分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
7 黄信安;翁梓华;陈智敏;陈绵龙;金云麟;;微型飞行器的研究进展[A];福建省科协第三届学术年会装备制造业专题学术年会论文集[C];2003年
8 王艳东;于凤仙;;飞控系统H_∞控制器设计[A];1995年中国控制会议论文集(下)[C];1995年
9 陈根社;李必江;;基于遗传算法的IFPCS设计方法研究[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年
10 宁源;刘金锟;;导弹纵向通道控制器的QFT设计[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄国勇;变推力轴线无人机飞行控制技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
2 甄子洋;融合控制方法及其在无人机飞行控制中的应用研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 陈淼;自转式无人旋翼机飞行控制技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
4 曾庆华;基于多学科综合与优化的MAV飞行控制器设计方法研究[D];国防科学技术大学;2003年
5 陈谋;不确定非线性综合火力/飞行/推进系统鲁棒控制方法研究[D];南京航空航天大学;2004年
6 张庆振;QFT/TECS在飞机自动着陆控制中的应用研究[D];西北工业大学;2004年
7 孙春贞;重复使用运载器末端区域能量管理与自动着陆技术研究[D];南京航空航天大学;2008年
8 徐德友;粗集信息分析在故障诊断中的应用及自修复飞行控制系统效能评估[D];南京航空航天大学;2002年
9 高大远;非线性系统自组织多模型建模与控制方法[D];国防科学技术大学;2006年
10 钱承山;空天飞行器多模型鲁棒控制研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡剑华;基于ARM-Linux实时嵌入式飞行控制系统设计与实现[D];南京航空航天大学;2010年
2 邓玉林;空管自动化ATC系统中的飞行控制研究[D];华南理工大学;2012年
3 林申炬;航模陀螺的设计和飞行控制的实现[D];江苏科技大学;2011年
4 孙尚龙;无人机飞行控制系统的研究[D];天津大学;2012年
5 李慎霞;小型无人机飞行控制系统重构设计[D];浙江大学;2011年
6 姚宇峰;纵列式直升机模型跟随飞行控制研究[D];南昌航空大学;2012年
7 孙伟;低成本的小型无人机飞行控制[D];南京航空航天大学;2011年
8 卜锐;基于DM355的微型飞行器飞行控制和视频处理系统研制[D];南京航空航天大学;2010年
9 张立珍;无人机自主飞行控制系统的设计[D];南京航空航天大学;2011年
10 杜明然;倾转旋翼飞行器飞行控制与实时仿真[D];南京航空航天大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 黄青 宋向阳;飞行控制技术自主创新突飞猛进[N];中国航空报;2011年
2 ;全力做好飞行控制等工作 确保绕月探测工程目标实现[N];人民日报;2007年
3 通讯员 黄青;苗圩:自控所经验值得推广[N];中国航空报;2011年
4 曾菊敏;以航空报国为己任[N];中国航空报;2004年
5 本报记者 曾晓新;车辆撞飞机,谁之过?[N];中国民航报;2005年
6 吴欣;无人机平台成像技术取得重大突破[N];中国气象报;2009年
7 本报记者 唐先武;分享荣耀与辉煌[N];科技日报;2005年
8 杨冰姜宁 本报记者 王驰;飞控女专家畅谈“嫦娥一号”[N];中国妇女报;2007年
9 记者 胡作政见习记者 王逍;思想政治工作:兰飞人的企业文化主线[N];甘肃经济日报;2007年
10 杨冰 谢波;写上太空的忠诚[N];人民日报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978