侦察打击一体化无人机综合火力飞行系统设计硕士学位论文

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1、学校代码10699分类号V249密级学号2009200190题目侦查打击一体化无人机综合火/飞系统建模与仿真学科、专业飞行器设计指导教师申请学位日期DissertationSubmittedfortheDegreeofMasterofScienceModelingandSimulationofIntegratedFireFlightControlSystemforReconnaissance/AttackUAVByWANGChenUndertheSupervisionofProfessorZHOUZhouSchoolofAeronauti

2、csNorthwesternPolytechnicalUniversityFeburary,2012摘要以“发现即摧毁”为理念的侦察打击一体化无人机已经成为现代战争中重要的一种武器，而其综合火力/飞行控制系统的性能直接决定其能否精准、有效地完成侦察打击任务。本文针对某高空长航时侦察打击一体化无人机平台进行综合火力/飞行系统的设计和仿真，主要工作如下：(1)分析高空长航时侦察打击一体化无人机的任务以及性能特点，对其武器性能的适配性进行研究，选取了空地攻击型的轻小型滑翔弹为本型无人机攻击武器。(2)介绍综合火力/飞行控制系统的工作原理，并且对

3、于其配置结构进行研究，选取自下而上的火力/飞行控制系统设计方案进行设计。(3)研究无人机数据链时延产生的机理，经过对时延模型合理简化，采用Markov链对无人机数据链时延进行建模。并在此基础上研究数据链时延对于飞行控制系统的影响。(4)对于无人机的航迹回路控制系统采用经典PID设计方法对横航向以及纵向进行控制律设计，并根据本型无人机的任务特点采用A*算法对无人机的航迹进行优化和仿真。(5)对于时延影响较大的姿态回路控制系统依据最优控制理论对基于Markov链的时延模型进行补偿，提高无人机姿态响应的精准性与快速性。(6)对于轻小型滑翔弹进行

4、六自由度建模以及导引律设计和弹道仿真，研究滑翔弹的攻击过程。根据火控系统对于快速性的要求，采用三自由度简化模型进行了攻击可达域解算，研究了不同攻击高度下的可达域。(7)介绍火力/飞行耦合器原理，基于所建立的数学模型，进行了综合火力/飞行控制系统进行仿真。ABSTRACTTheReconnaissanceandStrikeIntegratedUAV(RSIUAV)whichholdthemissionof‘findanddestroythetargetinstantly’havebeenplayinganimportantroleinmod

5、ernwarfare.TheperformanceofitsIntegratedFireFlightcontrolsystem(IFFC)determineswhethertheRSIUAVcancompletethemissionefficientlyandaccurately.ThispassageisaboutthedesignandsimulationofIFFC,mainlyworkandinnovationisasfollow,(1)Analyzingthecharacteristicofthemissionandperfor

6、manceofRSIUAV,researchingthedifferentweaponsystemofRSIUAVandchoosinglightandsmallglidebombasitsweapon(2)IntroducingthebasicknowledgeofIFFCsystem,afterresearchingtheconfigurationofIFFCsystemchoosingawayof“downtop”tocompletethedesign(3)Researchingthecausesofdatalinkdata,aft

7、erreasonablesimplificationapplyingMarkovchaintheorytomodelitandbasedontheformerworktheinfluenceofdatalinkdelayofflightcontrolsystemisintroduced.(4)ApplyingPIDmethodtodesignthelongitudeandlateralcontrolsystem.AccordingtothemissionofUAV,A*methodofoptimaltrajectoryofUAVisint

8、roduced.(5)Applyingoptimalcontroltheorytocompensatethedelayofdatalinkintheattitudecontrolsituati