一種使用簡單、廉價、廣泛適用于低速、自然穩(wěn)定小型無人機的自動駕駛儀方案.pdf

1、進入二十一世紀(jì)，由于無人機具有不需要人員駕駛等突出優(yōu)點，被廣泛地應(yīng)用在軍事和民用的多個領(lǐng)域。實踐證明，無人機是一種很好的空中作業(yè)平臺，因而越來越為人們所關(guān)注。為了提高無人機的性價比以滿足推廣應(yīng)用的要求，開發(fā)成本低、操作簡單的無人機飛行控制系統(tǒng)成為人們的努力方向。 對于低速、自然穩(wěn)定的小型無人機，不必考慮空氣壓縮效應(yīng)引起的飛機氣動參數(shù)變化，而且它的縱向短周期模態(tài)穩(wěn)定并具有良好的動態(tài)特性。這類飛機在民用的領(lǐng)域也有著很好的應(yīng)用前景，

2、也容易設(shè)計。 自動駕駛儀是無人機飛行控制系統(tǒng)的核心裝置，具有導(dǎo)航和控制功能。它決定了無人機實現(xiàn)自主飛行所需的傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，并且直接影響到飛機的制造成本和操作性能。 GPS系統(tǒng)，因其對用戶來說具有技術(shù)成熟、成本低、全天候、全地域、高精度，且具有定位誤差不隨時間積累等一系列優(yōu)點，適合應(yīng)用于自動駕駛儀中，以實現(xiàn)無人機自主飛行時的導(dǎo)航。 無人機是典型的多輸入多輸出系統(tǒng)，同時，它在某些通道在一定條件下可簡化為單輸

3、入、單輸出系統(tǒng)，因此，在自動駕駛儀的飛行控制律設(shè)計中，將現(xiàn)代控制理論和經(jīng)典控制理論結(jié)合起來可以很好地解決其中的問題。 本文針對低速、自然穩(wěn)定的小型無人機的特點，以控制飛機按預(yù)定航線自主飛行為目標(biāo)，運用飛行動力學(xué)建模、狀態(tài)空間分析、根軌跡分析相結(jié)合等方法，建立了具有雙回路的PID控制的縱橫向飛行控制律，設(shè)計了GPS為主、磁航向傳感器為輔的導(dǎo)航算法，最終提出了一種只需少量傳感器（GPS接收機、磁航向傳感器、氣壓高度傳感器、空速傳感