无人地效飞行器建模与控制技术研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文无人地效飞行器建模与控制技术研究姓名：匡群申请学位级别：硕士专业：导航、制导与控制指导教师：黄一敏20090201南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文首先简要介绍了地效飞行器，分析了地效飞行器区别于非地效飞机的特点。分解了无人地效飞行器的飞行过程，对本文所要研究的各飞行阶段进行详细地划分和描述。阐述了无人地效飞行器控制技术现状，并介绍了本文需要解决的问题。其次，针对本文研究的助推起飞段、空中飞行段以及在与地效相关的区域飞行段，将无人地效飞行器的数学模型分为助推起飞模型和空中飞行模型这两种，利用MATLA

2、B/S-function建立飞行器的非线性模型。结合气动数据，分析了飞行器的运动特性、模态特性以及地效特性。再次，对本文所研究的各飞行阶段进行控制系统结构设计。助推起飞段主要设计了纵向控制律，从开环响应特性曲线，分析出需要进行控制改善的方面，阐述并比较了两种控制方案，运用这两种控制方案对助推起飞段进行非线性仿真，根据各状态量的仿真响应情况，选择了控制方案。采用根轨迹方法设计了空中飞行段的控制律。在与地效相关的区域飞行段，设计了下滑轨迹线，针对下滑轨迹线的不同阶段，选择不同的纵向控制策略并进行控制律设计；针对离开地效区，合理选择了控

3、制策略，保证安全、快速地退出地效。最后，针对建模中参数的不确定性，对所设计的控制系统进行基于MonteCarlo方法的鲁棒性验证。为了全面地检验全包线飞行的控制性能，利用半物理实时仿真系统进行了飞行全过程的半物理实时仿真，详细地分析了起飞段、在与地效相关的区域飞行段的仿真曲线，验证了本文所设计的控制方案能够实现飞行器的控制。关键词：无人地效飞行器，飞行控制，下滑轨迹线，MonteCarlo方法i无人地效飞行器建模与控制技术研究AbstractFirstly,thisthesishasbrieflyintroducedthegrou

4、ndeffectvehicle,andanalyzedthecharacteristicsofgroundeffectvehiclewhichisdifferentfromnon-groundeffectvehicle.Theflighthasbeendividedintoseveralflightphases.Theflightphaseswhicharestudiedhavebeendividedanddescribedindetail.Thecurrentsituationofthecontroltechniquesofgr

5、oundeffectvehiclehasbeenelaboratedandtheproblemstobesettledhavebeenpresented.Secondly,themathematicalmodelsofunmannedgroundeffectvehiclehavebeenclassifiedintoacceleratedlaunchmodelandflyingmodel.MATLAB/S-functionhasbeenutilizedtobuildthenonlinearmodel.Combinedwithaero

6、dynamicdata,kineticcharacteristic,modecharacteristicandgroundeffectcharacteristichavebeenanalyzed.Thirdly,thestructuraldesignofthecontrolsystemsofeachflightphasewhichisdeliberatedinthispaperhasbeenimplemented.Thecontrollawinthelongitudinaldirectionoftheacceleratedlaun

7、chphasehasbeenmainlydesigned.Theaspectswhichneedtobecontrolledandimprovedhavebeenstatedbasedontheopen-loopresponse.Thepresentationsandcomparisonsoftwocontrolpolicieshavebeenexecuted.Thesecontrolpolicieshavebeenusedinthenonlinearsystemsimulationoftheacceleratedlaunchph

8、ase,andtheappropriatecontrolpolicywaschosenaccordingtothesimulationresponsesofeachstate.Thecontrollawoftheflyingphasehasbeen