试析飞翼无人机的操纵性和稳定性分析及自动着陆控制律设计

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1、中图分类号：V279学科分类号：081101论文编号：102870310．0001硕士学位论文～。厂／，飞翼无人机的操纵性和稳定性分析及‘自动着陆控制律设计研究生姓名学科、专业研究方向指导教师蔡晟控制理论与控制工程无人机控制技术曹云峰研究员南京航空航天大学研究生院自动化学院二0—0年一月‘＼NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringFlyingWingUAV，sStability＆ControlCharacterandDes

2、ignofAuto-·LandingControlLawAThesisinControlScienceandEngineeringbyCaiShengAdvisedbyProf．CaoYunfengSubmiaedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2010‘I‘l】■JJIf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

3、含为获得南京航空航天大学或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：荟＆：作者签名：兹盏’El期：z啦墨：f翌．

4、’一●南京航空航天大学硕士学位论文摘要飞翼布局无人机有气动效率高、阻力小和隐身性能好的特点，目前世界上很多先进无人机采用了飞翼布局。但其特殊的气动布局导致其横侧向稳定性变差、增加了控制难度。特别是在着陆阶段，对飞机的控制系统提出了更高的要求。本文在对飞翼布局无人机进行详细研究的

5、基础上，针对以上问题，采用了相应的控制方法，并进行了仿真验证。首先根据算例飞翼无人机的外形数据，利用DATCOM软件估算了其气动系数和导数，并建立了飞翼无人机在着陆状态下的数学模型。其次针对着陆状态下的数学模型，对其操纵性和稳定性进行了分析，为后面的自动着陆控制系统设计打下了基础。再次用H，／E。的鲁棒控制方法设计了纵向和横侧向增稳控制律，提升了飞翼无人机的抗干扰能力和操稳特性。接着通过对飞机下滑着陆过程的分析，对各个阶段的控制任务和控制策略进行了描述。针对飞翼无入机独特的操稳特性，设计了内环采用皿／E。鲁棒增稳控制，外环采用PID控制的自动着陆控制方案。针对上面

6、提出的着陆控制方案，设计了纵向、横侧向着陆姿态与轨迹控制器，通过仿真研究，表明了设计的有效性．最后对全文工作进行了总结与展望。关键词：飞翼无人机，操稳特性，自动着陆，上厶／E。，纵向飞行控制，横侧向飞行控制I●『．r●—，南京航空航天大学硕士学位论文目录第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1无人作战飞机简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1．1无人作战飞机的优势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l1．2飞翼布局无人作战飞机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

7、⋯⋯⋯⋯⋯21．2．1国外飞翼布局无人作战飞机主要型号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。21．2．2飞翼布局无人作战飞机的优点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．2．3飞翼布局无人作战飞机的不足⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41．3飞翼布局无人机自动着陆控制的重要性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51．4本文研究的主要内容和方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5第二章飞翼无人机数学模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72．1非线性模型的基本假设⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯⋯⋯⋯72．2坐标系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．72．3飞行器的模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．4算例飞翼无人机的构型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．92．5气动数据的获取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．6利用DATCOM计算气动系数和导数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．6．1DATCOM输入文件的构成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．6．2DATCOM输出文件的分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

9、⋯⋯⋯⋯⋯