基于鲁棒预见控制的直升机着舰控制技术研究

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1、中图分类号：V249.1论文编号：102870318-SX165学科分类号：081102硕士学位论文基于鲁棒预见控制的直升机着舰控制技术研究研究生姓名侯敏学科、专业检测技术与自动化装置研究方向飞行控制技术指导教师龚华军教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonHelicopterLandingControlTechnologyBasedonRobus

2、tPreviewControlAThesisinMeasurementTechniquesAndAutomaticDevicebyHouMinAdvisedbyProf.GongHuajunSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或

3、其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要无人直升机具有可垂直起降、可定点悬停和良好的低空低速性等优点，在民用和国防领域具有重要的应用价值。舰载无人直升机能够实现空间作战、电子战、战地预警、情报侦察、探测攻击等多项作战任务。很多国家都加大对舰载无人直升机的研究力度，然而由于飞控、导引以及回收等技术的复杂性，舰载无人直升机的着舰技术还有很大的发展空间

4、。本文针对无人直升机下降着舰阶段（从直升机到达甲板的正上方至最终成功着舰的阶段）的飞行控制问题和甲板运动预估问题进行研究，为无人直升机的着舰技术研究提供理论参考。论文针对未来甲板运动信息难以获得的问题，提出了一种基于自适应自回归（AutoRegressive，AR）模型的甲板运动预估算法，利用甲板运动历史信息，预估未来运动信息，并通过数学仿真验证其预估效果。仿真结果表明，基于自适应AR甲板运动预估器的预估误差很小，符合系统要求。将未来甲板运动信息通过前馈通道引入系统的控制输入中，可提前对当前系统的控制输入进行指导，从而消除系统的跟踪滞后和跟踪误差，以达到甲板运

5、动补偿的目的。论文针对无人直升机下降着舰阶段的飞行控制问题，运用最优预见控制方法，分别设计直升机纵向、横向、航向、以及高度着舰控制器，各通道的控制器可分为状态反馈控制模块和前馈控制模块，解决了直升机着舰基准轨迹跟踪问题和甲板运动补偿问题。将所设计的最优预见控制器代入直升机数学模型进行仿真验证，通过与传统PID控制器的控制效果进行对比，突出了最优预见控制对于系统动态基准轨迹跟踪性能以及甲板运动补偿性能的优越性，但系统的抗干扰能力较差。论文针对存在的大气紊流干扰，在最优预见控制的基础上，提出了一种鲁棒预见控制方法，综合解决了系统环境干扰抑制问题、基准轨迹跟踪问题以

6、及甲板运动补偿问题。基于纵向、横向、航向、以及高度通道分开设计的思想，运用所提出的鲁棒预见控制方法，设计了无人直升机着舰控制系统。将所设计的各通道控制器代入直升机数学模型进行仿真验证，与最优预见控制器的控制效果进行对比。仿真结果表明，鲁棒预见控制系统具有良好的动态基准轨迹跟踪性能和较强的抗干扰能力。关键词：舰载直升机，最优预见控制，鲁棒预见控制，自动着舰，甲板运动预估，大气紊流抑制，自适应AR模型I基于鲁棒预见控制的直升机着舰控制技术研究ABSTRACTWiththeadvantagesofverticaltake-offandlanding,fixed-po

7、inthovering,lowspeedandlowspeedflightperformance,unmannedhelicopterisofgreatsignificanceforbothciviluseandmilitaryuse.Carrier-basedunmannedhelicoptercanfinishmanykindsoftaskslikespacewarfare,electronicwarfare,earlywarninganddetectionattack.Researchoncarrier-basedunmannedhelicopteris

8、takenseriouslybymor