無人機多模態(tài)控制律的設計及仿真驗證.pdf

1、航空電子系統(tǒng)是無人機重要的機載子系統(tǒng)，其性能與可靠性直接影響無人機系統(tǒng)的任務性能和戰(zhàn)場生存能力。飛行仿真模塊是支撐航電系統(tǒng)綜合仿真的一個重要功能模塊，對于輔助現(xiàn)代航電系統(tǒng)設計與測試具有重要的價值。本論文面向某無人機航電系統(tǒng)綜合仿真的實際要求，完成了多模態(tài)控制律設計的需求分析、無人機動力學和運動學模型的線性化處理、典型飛行控制模態(tài)常規(guī)控制律的設計、姿態(tài)控制魯棒性增強設計、以及控制律的綜合測試與驗證等工作。具體的研究內(nèi)容包括以下幾個方面：<

2、br>　　首先，結(jié)合某無人機航空電子系統(tǒng)的綜合仿真需要和飛行仿真軟件的開發(fā)需求，完成了無人機多模態(tài)控制律的設計需求分析，采用模塊化設計思想，完成了總體方案設計，并給出了研究的技術路線。
　　然后，依據(jù)六自由度方程組，建立無人機的運動學和動力學非線性模型。為了便于控制律的設計，運用小擾動的方法將模型進行了線性化處理。在線性模型基礎上，完成常規(guī)PID控制器的分析和設計，并對無人機俯仰姿態(tài)控制和滾轉(zhuǎn)姿態(tài)控制進行了仿真，結(jié)果表明所設計的控

3、制律在一定程度上能夠滿足工程需要。
　　接著，分析PID控制律存在的一些性能不足，例如，導致閉環(huán)系統(tǒng)響應速度慢，抗干擾能力不強，對模型參數(shù)不確定性不具備良好適應性等問題。在線性模型的基礎上，設計了魯棒 H∞控制器，并與 PID控制器進行比較。結(jié)果表明，在存在外部干擾和系統(tǒng)模型不確定性的情況下，魯棒控制能達到更好的控制效果。
　　最后，由于無人機本身的模型是非線性的，需要在非線性的模型上驗證所設計的控制律的有效性。在Matla