小型无人机鲁棒控制与仿真平台开发

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。

2、同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要论文围绕小型无人直升机鲁棒自适应控制与实时仿真系统开发等相关问题，对国内外在相关领域的研究进行了综述，在此基础上针对无人机进行鲁棒自适应控制，确保无人机可以稳定飞行，同时设计并开发实时仿真平台用于无人机飞行控制仿真测试，有效的提高仿真效率，缩短研发周期。为了提高无人机自主控制性能，以应对复杂的飞行环境，基于分层控制结构进行无人机控制，分别设计了无人机内环姿态控制器和外环位置控制器。考虑模

3、型参数不确定对无人机飞行控制性能的影响，提出了基于滑模的内环控制方法，为了进一步改善系统控制性能，设计基于自适应增益的趋近律，实现小型无人机系统的鲁棒自适应控制。在此基础上针对小型无人机仿真功能需求，进行仿真平台的总体设计。并介绍了平台各组成部分所实现的功能，以及平台开发前的准备工作。通过xPC仿真技术构建无人机实时仿真环境，为下一步仿真实验奠定基础。然后基于MFC开发了无人机仿真平台主控软件，包括软件整体的体系结构的建立，软件界面的设计。采用VC++2010进行xPC二次开发，通过xPCAPI函数库读取仿真数据，并通过多种手段进行仿真数据的监

4、控。最后，利用MySQL数据管理系统实现了无人机系统数据库功能，对仿真实验数据以及仿真实验基本信息进行综合管理。最后在主控软件的基础上进行GIS系统开发，针对仿真平台设计中GIS系统的需求，分别基于MapWinGIS控件和GoogleMapAPI开发低成本的本地化GIS系统，均实现了基本的地图管理功能和轨迹绘制功能，为无人机仿真提供了模拟的环境数据，有利于后期轨迹优化算法的验证以及地面站的顺利开展。关键词：小型无人机，鲁棒自适应控制，xPC实时仿真，MapWinGIS，GoogleMapABSTRACTAccordingtotheproblem

5、sindesigningofthesmall-scaleUAV’srobustadaptivecontrolandreal-timesimulationplatform,thepresentresearchstatusinrelatedfieldsofdomesticandoverseasaresummarizedinthispaper.Inaddition,arobustadaptivecontrolandasimulationplatformofUAVaredesigned,toguaranteethestabilityoftheUAVan

6、drealizethesimulationtest,whichimprovesimulationefficiencyeffectivelyandshortenthedevelopmentcycles.InordertoimprovethecontrolperformanceofUAVtocopewiththecomplexflightenvironment,aninnerandouterloopcontrollerisdesignedonthebasisofcascadecontrolstructure.Consideringtheinflue

7、nceofcontrolpropertiesundertheuncertaintiesofmodelparameters,thispaperputsforwardaninner-loopslidingmodecontroller.Toimprovethecontroleffect,acompositereachinglawisproposedtorealizetherobustadaptivecontrolofUAVsystem.Accordingtothefunctionalrequirements,anoverallprocedureofU

8、AVsimulationplatformisdesigned,andthefunctionsofeverycomponentarealsointrod