無人飛艇的定點懸浮與航跡跟蹤控制律設計.pdf

1、無人平流層飛艇最大的優(yōu)勢是可以依靠浮力長時間滯留空中執(zhí)行探測、監(jiān)視、中繼傳輸?shù)热蝿铡Ｔ跓o人飛艇執(zhí)行任務過程中主要以定點懸浮和航跡跟蹤這兩種飛行模式為主，因此研究飛艇的定點懸停和航跡跟蹤控制方法與控制律就成為平流層飛艇控制的關鍵技術。
　　本文以樣例平流層無人飛艇為對象，開展飛艇航跡跟蹤和定點懸停控制方法與控制律的研究和設計，通過飛行仿真試驗驗證了設計結果的正確性和有效性。
　　首先，應用牛頓剛體動力學理論和達朗貝爾定理建立了

2、樣例飛艇六自由度數(shù)學模型，在此基礎上完成了飛艇的基本性能及運動模態(tài)分析，深入了解其動力學特性和運動規(guī)律，為飛艇的航跡跟蹤和定點懸停方法研究和控制律設計奠定基礎。
　　其次，針對飛艇體積龐大、運行緩慢、控制能力弱的特點，制定了以偏航角、偏航角速度、前向速度、飛艇偏離目標軌跡的距離為控制量的并聯(lián)控制航跡跟蹤控制策略，采用經(jīng)典控制律設計方法完成了水平面內(nèi)的航跡跟蹤控制設計律，使飛艇在直線和圓弧兩種飛行狀態(tài)下都可以有效跟蹤給定航路。通過飛

3、行仿真試驗對所設計的控制邏輯和控制律進行驗證，結果表明所設計的控制律能夠使飛艇準確地跟蹤目標軌跡，跟蹤過程中保持飛行姿態(tài)的平穩(wěn)。
　　接著，完成了以飛艇橫側向位移、飛行速度（空速）、偏航角為反饋信號的定點控制器結構設計，采用經(jīng)典PID控制方法完成了定點懸?？刂坡稍O計，使飛艇能夠穩(wěn)定在指定懸停點，實現(xiàn)定點懸停。通過飛行仿真試驗對所設計的控制器和控制律進行驗證，結果表明所設計的控制律能夠控制飛艇進入懸停點，并使飛艇在給定的誤差范圍內(nèi)定