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小型无人飞艇飞行控制系统设计

范珉一  
【摘要】: 飞艇是一种可操纵的轻于空气的飞行器,被越来越多的应用在军事和民用领域。目前投入到生产应用中的飞艇需要有人驾驶或者地面有人操纵,这限制了飞艇的使用环境和范围,因此国内外很多研究机构和大学开始研究,希望使飞艇能够脱离人工干预自行完成飞行任务。为了成为真正的自主无人飞艇,需要设计飞艇的飞行控制系统,它是无人飞艇的核心,决定了无人飞艇的各种飞行性能,因此迫切需要加强该领域的研究工作。 本文以飞艇为被控对象,设计飞行控制系统,通过仿真验证自主飞艇控制系统的可行性,为进一步研究飞艇自动控制奠定基础。首先,本文以飞艇为研究对象,介绍了飞艇的飞行原理,并且根据选用的飞艇的结构特征建立飞艇的运动方程;然后,在掌握飞艇基本工作原理的基础上对飞行控制系统的总体方案进行设计;接着,进行了飞行控制系统的硬件设计,包括系统器件选型、硬件电路设计,并且编写了各个软件功能模块,进行了大量的调试工作,解决了调试中遇到的各种问题,使每个功能模块完成预期的功能;最后,根据建立的飞艇运动方程,结合实际的算例对飞行控制律进行了研究,设计了俯仰和偏航两个通道上的校正控制器,通过Matlab仿真验证了选用的控制律对飞艇的控制效果。


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