基于翼傘空投機(jī)器人系統(tǒng)的自主歸航研究.pdf

1、翼傘具有良好的操縱性能和滑翔性能，使得空投的精度和空投質(zhì)量大大提高，在航天器回收，物體投放中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。災(zāi)后探測(cè)環(huán)境復(fù)雜，利用翼傘在第一時(shí)間空投機(jī)器人進(jìn)入災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)(通過(guò)機(jī)器人攜帶的各種傳感器探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的情況)，提升公共安全與減災(zāi)領(lǐng)域的科技水平。實(shí)際空投過(guò)程中由于各種干擾的存在，需要有控制系統(tǒng)進(jìn)行誤差修正，以期實(shí)現(xiàn)翼傘空投機(jī)器人系統(tǒng)的精確自主歸航。該文主要對(duì)翼傘空投機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型建立、基于混沌粒子群的航跡規(guī)劃和水平面航跡跟蹤控

2、制進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下：
　　 (1)空投物質(zhì)量決定了翼傘的選型，翼傘傘型決定系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，航跡跟蹤控制中翼傘系統(tǒng)的六自由度運(yùn)動(dòng)模型可以滿(mǎn)足仿真需求。針對(duì)預(yù)選的某傘型對(duì)該翼傘系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真。通過(guò)設(shè)置常值側(cè)風(fēng)的仿真環(huán)境，分析風(fēng)對(duì)系統(tǒng)的影響，得出翼傘的轉(zhuǎn)彎、雀降等重要性能的參數(shù)，提供驗(yàn)證控制算法的仿真基礎(chǔ)，為設(shè)計(jì)實(shí)際控制系統(tǒng)提供理論依據(jù)。
　　 (2)以翼傘系統(tǒng)的三自由度質(zhì)點(diǎn)模型為基礎(chǔ)，提出基于混沌粒子群優(yōu)化算

3、法的翼傘系統(tǒng)軌跡規(guī)劃的方法。該方法采用非均勻B樣條技術(shù)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制規(guī)律的參數(shù)化，將翼傘系統(tǒng)軌跡規(guī)劃的最優(yōu)控制問(wèn)題轉(zhuǎn)換成參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，進(jìn)而運(yùn)用混沌粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行尋優(yōu)計(jì)算。軌跡規(guī)劃的控制曲線(xiàn)是光滑的，利于電機(jī)對(duì)翼傘系統(tǒng)的操縱傘繩實(shí)施控制。該方法對(duì)尋優(yōu)的初始位置不敏感，易于編程實(shí)現(xiàn)。翼傘系統(tǒng)路徑尋優(yōu)的主要目的是獲得控制歸航的軌跡特點(diǎn)和規(guī)律，以便于合理設(shè)計(jì)歸航軌跡。
　　 (3)為滿(mǎn)足著陸精度的要求，提出了翼傘系統(tǒng)水平面航跡跟蹤控制