小型無人直升機(jī)飛行控制與任務(wù)調(diào)度.pdf

1、小型無人直升機(jī)由于其獨特的性能在軍事和民用領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用價值，成為目前自主控制領(lǐng)域的研究熱點之一。其高度非線性、強(qiáng)耦合、時變、開環(huán)不穩(wěn)定等特點，給飛行控制帶來了很大的挑戰(zhàn)。
　　 本文以浙江大學(xué)“玉泉之翼”小型無人直升機(jī)作為研究對象。完成了飛行控制系統(tǒng)軟件架構(gòu)的搭建；建立了多模態(tài)任務(wù)調(diào)度的有效機(jī)制；構(gòu)造了協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎模態(tài)下的控制器；并且引入了動態(tài)矩陣控制(DMC)的方法對前飛模態(tài)下的航跡跟蹤進(jìn)行了優(yōu)化。本文的主要工作及貢獻(xiàn)如下：

2、
　　 1.系統(tǒng)介紹了目前國內(nèi)外小型無人直升機(jī)的研究概況和相關(guān)飛行控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀，分析了主流的技術(shù)方法與研究手段，指出了面臨的主要問題與發(fā)展趨勢。
　　 2.介紹了小型無人直升機(jī)系統(tǒng)的實驗平臺，包括硬件體系、軟件架構(gòu)以及仿真系統(tǒng)的設(shè)計。給出了實時操作系統(tǒng)下軟件架構(gòu)和功能模塊的具體實現(xiàn)，具有良好的可靠性和可擴(kuò)展性。
　　 3.在分層控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立了自主航線飛行中的任務(wù)調(diào)度機(jī)制，可滿足復(fù)雜航線任務(wù)的需求。

3、對多模態(tài)任務(wù)調(diào)度和切換策略進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并通過實際飛行實驗和半實物仿真實驗驗證了調(diào)度機(jī)制的有效性。
　　 4.對小型無人直升機(jī)的動力學(xué)特性進(jìn)行了分析，提出了協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎模態(tài)的控制策略；在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了PID串級控制器，并在半實物仿真平臺上取得了良好的控制效果，為小型無人直升機(jī)執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。
　　 5.提出了航跡跟蹤的DMC方法，通過在線優(yōu)化、反饋校正抑制不確定性的影響。將系統(tǒng)經(jīng)姿態(tài)環(huán)和速度環(huán)鎮(zhèn)定后作為廣義對