變推力軸線無人機飛行控制技術研究.pdf

1、偵察與打擊是無人機在未來戰(zhàn)場上發(fā)揮重要作用的兩個方面。察打一體化無人機具有巡航偵察、實時攻擊等多方面的能力,正逐漸成為世界各國研究的重點對象之一。軌跡精確跟蹤控制是察打無人機需要解決的重要問題。基于未來戰(zhàn)場形勢的發(fā)展趨勢,本文研究了變推力軸線無人機的軌跡控制問題。
　　 啟發(fā)于推力矢量技術在飛行控制中的成功應用,提出了螺旋槳無人機的變推力軸線技術。建立了變推力軸線無人機的非線性全量數(shù)學模型,分析了與傳統(tǒng)無人機數(shù)學模型之間的區(qū)別。

2、基于常規(guī)飛機機動性與敏捷性的概念,推導了變推力軸線無人機能量機動性、變向機動性、變空間位置機動性、瞬態(tài)敏捷性、功能敏捷性、潛力敏捷性等指標的計算公式,并與普通無人機進行了比較分析,結果表明了推力變向技術在一定條件下能夠提高或改善無人機的機敏性。
　　 針對察打一體化無人機的姿態(tài)控制問題,在氣動舵面控制的基礎上,增加了推力變向控制,從而提出了基于氣動操縱面與可變推力的混合姿態(tài)控制策略,其中推力變向控制律與氣動操縱面控制律在形式上是

3、一致的,通過對非線性對象的仿真研究,驗證了變推力軸線無人機數(shù)學模型的正確性,也表明推力變向技術能夠增加飛機的操縱能力,改善了無人機的姿態(tài)控制效果。針對察打一體化無人機的軌跡控制問題,設計了由姿態(tài)內(nèi)回路和軌跡外回路組成的控制系統(tǒng),姿態(tài)回路的控制量仍然是三個氣動操縱面,而軌跡回路增加了兩個推力偏轉角,非線性對象的仿真結果表明,基于高度差、偏航距等軌跡信息的推力偏轉控制技術能夠對實現(xiàn)無人機的較好控制,提高了軌跡控制精度。
　　 為進一

4、步提高變推力軸線技術在察打一體化無人機上的作用,引入大腦情感學習智能控制技術來設計推力偏轉控制律,從而提高控制器的在線自適應能力。在理論分析大腦情感學習智能控制器內(nèi)部學習權值穩(wěn)定性的基礎上,分別設計了基于大腦情感學習的推力變向直接控制方案與間接控制方案,通過非線性對象的仿真研究,表明了兩種智能控制結構均在一定程度上改善了無人機的姿態(tài)與軌跡控制效果,充分體現(xiàn)了基于大腦情感學習的飛行控制系統(tǒng)具有較好的自整定和自適應能力。
　　 為解

5、決變推力軸線無人機飛行控制系統(tǒng)的工程實現(xiàn)問題,在討論變推力軸線無人機系統(tǒng)整體構架的基礎上,分別針對變推力軸線無人機的軟硬件系統(tǒng)展開了器件選型和設計。并在設計過程中,應用模塊化技術解決了系統(tǒng)硬件組建和通訊軟件設計問題,根據(jù)飛行控制的任務需求,設計了軟件分層、定時器分級的軟件邏輯構架,同時為了豐富人機交互界面,基于VC++開發(fā)工具設計了一套無人機界面控件庫,有效地加快了飛行控制系統(tǒng)的軟件研發(fā)進度,增強了系統(tǒng)軟件的可維護性。
　　 為