固定翼无人机自动着舰飞控系统设计

• 作 者: 王璐
• 出 处: 哈尔滨工程大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 无人机 飞控系统 最小能量函数法 本体特性分析 自动驾驶仪 进场动力补偿

无人机进场着舰危险性较高、难度较大,海上着舰环境复杂多变,着舰过程中的飞行控制系统作为自动着舰系统的内环,具有控制飞机姿态保持飞机平稳下滑的重要作用。本文主要针对国内某型固定翼无人机进行飞行控制系统的研究和设计工作。首先,构造固定翼无人机六自由度全量非线性模型;并提出最小能量函数法,对无人机着舰阶段各个状态量进行配平,验证平衡态时各个状态量稳定性较好,精确度较高,能够满足着舰要求。其次,针对固定翼无人机设计自动驾驶仪。将无人机配平状态做为非线性模型线性化的基准状态,应用小扰动线性化方法对无人机非线性模型进行线性化,确定控制对象。对无人机自动驾驶仪由内而外设计其回路结构,并进行参数整定,验证设计驾驶仪对阶跃信号的响应状态。然后,针对固定翼无人机的本体特性,设计了维持迎交恒定的进场动力补偿装置。在最小能量函数配平法的基础上对配平方法进行改进,应用无人机非线性模型寻找多组平衡状态,研究其速度阻力曲线,证明该固定翼无人机需要设计进场动力补偿装置。对无人机维持迎交恒定的进场动力补偿装置进行结构设计和参数整定。对高度变化率进行单位阶跃输入,验证完成该设计工作后,整个飞控系统的响应曲线。最后,分析无人机着舰过程可能面对的随机干扰风,根据军标MIL-HDBK-1797提取出自由大气紊流和舰尾随机紊流,验证本文设计的无人机飞控系统可以在一定程度上抵抗住着舰过程中可能出现的干扰。在风场下,利用遗传算法对无人机飞控系统进行参数寻优。最后与扰流场下寻优前的飞控系统响应对比,验证参数寻优后系统具备更强的抑制紊流的能力。