無人機進場著陸-地面滑跑控制與仿真.pdf

1、隨著無人機在軍事與民用領(lǐng)域的廣泛應用，其低成本、高安全以及開發(fā)周期短等優(yōu)點日益突出，且能夠完成很多有人機無法完成的任務，具有很大的發(fā)展前景。然而在各種用途的無人機不斷涌現(xiàn)的同時，回收事故也不斷出現(xiàn)。因此，無人機的安全著陸成為當前無人機研制的難點與熱點。
　　本文以某小型無人機為研究對象，以MATLAB為工具，建立了無人機六自由度非線性數(shù)學模型，并基于該模型對無人機自主著陸按照空中與地面兩個階段進行了詳細研究。
　　對于空中階

2、段，本文不采用傳統(tǒng)的下滑軌跡曲線設計，而是根據(jù)研究對象的特點以及著陸性能的要求，設計了兩次下滑兩次拉平的進場著陸軌跡。并基于無人機的動力學特性與動態(tài)響應曲線的詳細分析，進行了PID飛行控制器的設計。在著陸飛行包線內(nèi)的，利用加入風場的方法，對控制器進行仿真驗證和魯棒性驗證，證明了控制器和下滑軌跡的合理設計。
　　對于地面階段，本文重在地面模型建模的研究。通過對無人機地面滑跑的受力分析，建立了起落架模型。模型充分考慮無人機姿態(tài)對起落架

3、壓縮量的影響，以及起落架壓縮量對無人機運動的反作用，在模型中分別建立了輪胎縱向和側(cè)向摩擦力計算方程，同時還考慮了前輪偏度和主輪剎車對運動特性的影響。以地面模型為基礎，設計了地面滑跑糾偏控制器。仿真結(jié)果表明，建立的模型真實地反應了無人機地面滑跑時的運動特性，而糾偏控制器也具有很好的魯棒性。
　　最后，在MATLAB/SIMULINK仿真環(huán)境中，對無人機自主著陸全程做了數(shù)字仿真。結(jié)果驗證了制導策略與控制策略的合理性以及控制器的魯棒性。