軟翼無(wú)人機(jī)自主飛行控制與視景仿真.pdf

1、軟翼無(wú)人機(jī)是一種新型無(wú)人機(jī)，由柔性沖壓式翼傘通過(guò)繩索懸掛帶有動(dòng)力發(fā)生裝置的無(wú)人車(chē)構(gòu)成。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、負(fù)載比重大且對(duì)起飛降落條件要求低，使之在某些任務(wù)執(zhí)行方面具備了其他種類(lèi)飛行器難以比擬的優(yōu)勢(shì)，這也使其在軍用和民用領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。但是，由于軟翼無(wú)人機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)平面柔性特征以及機(jī)體內(nèi)部非剛性連接等特點(diǎn)，使之存在附加質(zhì)量、柔性結(jié)構(gòu)和內(nèi)部相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這給軟翼無(wú)人機(jī)的深入研究帶來(lái)很大障礙。目前，國(guó)外針對(duì)軟翼無(wú)人機(jī)的研究在數(shù)學(xué)建模和飛行試

2、驗(yàn)等方面已取得了初步進(jìn)展。而國(guó)內(nèi)則剛剛起步，較國(guó)外還有較大差距，在許多方面的研究都有待進(jìn)一步深入。
　　本文以實(shí)現(xiàn)“軟翼無(wú)人機(jī)的自主飛行控制”為中心，采用理論分析、數(shù)值仿真和視景仿真相結(jié)合的方法，對(duì)軟翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)建模、自主飛行控制算法設(shè)計(jì)以及視景仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)等問(wèn)題進(jìn)行了比較系統(tǒng)的探索性研究，并獲得了若干有價(jià)值的結(jié)論，為軟翼無(wú)人機(jī)的實(shí)際自主飛行試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。
　　本文首先系統(tǒng)介紹了軟翼無(wú)人機(jī)的發(fā)展概況，闡述了目前該

3、領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀;其次，基于中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所自行研制的軟翼無(wú)人機(jī)實(shí)體系統(tǒng)，利用經(jīng)典力學(xué)理論建立了軟翼無(wú)人機(jī)6自由度動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并將其解耦為縱向運(yùn)動(dòng)模型和橫側(cè)向運(yùn)動(dòng)模型，加以線(xiàn)性化后得到了更加便于分析和研究的軟翼無(wú)人機(jī)縱向和橫側(cè)向線(xiàn)性模型;然后，利用線(xiàn)性二次型最優(yōu)控制理論對(duì)軟翼無(wú)人機(jī)數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)了自主飛行控制算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軟翼無(wú)人機(jī)各個(gè)狀態(tài)變量的自主控制，并完成了沿航跡點(diǎn)飛行仿真;最后，針對(duì)已實(shí)現(xiàn)自主飛行控制的軟翼無(wú)人機(jī)數(shù)