軟翼無人機(jī)自主飛行控制與視景仿真.pdf

1、軟翼無人機(jī)是一種新型無人機(jī)，由柔性沖壓式翼傘通過繩索懸掛帶有動力發(fā)生裝置的無人車構(gòu)成。由于其結(jié)構(gòu)簡單、負(fù)載比重大且對起飛降落條件要求低，使之在某些任務(wù)執(zhí)行方面具備了其他種類飛行器難以比擬的優(yōu)勢，這也使其在軍用和民用領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。但是，由于軟翼無人機(jī)空氣動力學(xué)平面柔性特征以及機(jī)體內(nèi)部非剛性連接等特點，使之存在附加質(zhì)量、柔性結(jié)構(gòu)和內(nèi)部相對運動，這給軟翼無人機(jī)的深入研究帶來很大障礙。目前，國外針對軟翼無人機(jī)的研究在數(shù)學(xué)建模和飛行試

2、驗等方面已取得了初步進(jìn)展。而國內(nèi)則剛剛起步，較國外還有較大差距，在許多方面的研究都有待進(jìn)一步深入。
　　本文以實現(xiàn)“軟翼無人機(jī)的自主飛行控制”為中心，采用理論分析、數(shù)值仿真和視景仿真相結(jié)合的方法，對軟翼無人機(jī)動力學(xué)和運動學(xué)建模、自主飛行控制算法設(shè)計以及視景仿真系統(tǒng)設(shè)計等問題進(jìn)行了比較系統(tǒng)的探索性研究，并獲得了若干有價值的結(jié)論，為軟翼無人機(jī)的實際自主飛行試驗奠定了基礎(chǔ)。
　　本文首先系統(tǒng)介紹了軟翼無人機(jī)的發(fā)展概況，闡述了目前該

3、領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀;其次，基于中國科學(xué)院沈陽自動化研究所自行研制的軟翼無人機(jī)實體系統(tǒng)，利用經(jīng)典力學(xué)理論建立了軟翼無人機(jī)6自由度動力學(xué)和運動學(xué)模型，并將其解耦為縱向運動模型和橫側(cè)向運動模型，加以線性化后得到了更加便于分析和研究的軟翼無人機(jī)縱向和橫側(cè)向線性模型;然后，利用線性二次型最優(yōu)控制理論對軟翼無人機(jī)數(shù)學(xué)模型設(shè)計了自主飛行控制算法，實現(xiàn)了對軟翼無人機(jī)各個狀態(tài)變量的自主控制，并完成了沿航跡點飛行仿真;最后，針對已實現(xiàn)自主飛行控制的軟翼無人機(jī)數(shù)