小型无人机动力学建模与控制方法研究

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1、分类号密级ｕＤｃｉｉ＾、南ｆ謹遺Ａ寧齡ＮＪＷＧＵＭ！Ｖ臣民窥ＴＹＯＦＳＣＥ脱￡ａ巧挑胞Ｌ０谷Ｙ硕±专业学位论文小型无人机动力学建模与控制方法硏究（题名和副题名）刘俊雲（作者姓名）指导教师姓名马国梁副教授学位类别工程硕±专业方向兵器工程研究方向论文提交时间２０１５年１月注１；注明《国际十进分类法ＵＤＣ》的类号。硕壬学佐冶文小型无人机动力学建模与控制方法研究作者：刘俊雲指导教师：马国梁副教授南京理工大学２０１５年１月

2、ＭａｓｔｅｒＴｈｅｓｉｓＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｎａｍｉｃＭｏｄｅｌｉｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｙｇＭｅｔｈｏｄｏｆＳｍａｌｌＵＡＶＢｙＪｕｎｕｎＬｉｕｙＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆ．ＧｕｏｌｉａｎｇＭａＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｊｇｙｇｙＪａｎｕａｒ２０１５ｙ，声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学，位论文中，除了加Ｗ标注和致谢的部分外不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构

3、的学位或学历而使用过的一材料。与我同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。立。｜２研究生签名；对作ｔ？年３月４日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文挡，可Ｗ借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可Ｗ向有关部口或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名；看ＨＩｆ《年ｉ月＾日硕±学位论文小型无人机动力学建横与控制方法研究摘要飞行拴制系统是无人机的重要纪成部分，其主要功

4、能是改善飞行品质（包括固有运动特性、操级特性、扰动特性等）、协助航迹控制Ｗ及任务规划。高品质的飞行控制系统是无人机安全飞行和完成复杂飞行任务的重要保障。论文中首先建立无人机在飞行过程中的非线性动力学模型，并针对所建立的运动方程进行线性化解親分组处理，，将无人机的运动过程分解为纵向运动和侧向运动。其次分析典型飞行控制系统的基本构成，对常用的控制参数整定方法进行了介绍并采用ＭＡＴＬＡＢ工具来简化整定过程。根据线性化的运动方程，讨论无人机在飞行过程中控制回路的姐成结构，设汁在纵向和侧向运动中不同的飞行控制规律。再次，针对无人机

5、的航迹规划问题，论述了Ｄｕｂｉｎｓ路径规划算法，并将Ｄｕｂｉｎｓ算法应用于无人机的自主飞行过程，Ｗ此来讨论并设计无人机自主飞行时的控制方法。最后，分析无人机在起降过程中的受力与运动规律，分段讨论在各过程中不同的控制策略，根据讨论结果Ｗ及飞行器的对象特点，设计无人机在起飞、着陆过程中的控制方案，保证无人机能够安全的起飞并且成功的着陆。关键词：无人机，飞行控制，Ｄｕｂｉｎｓ算法，航迹规划，自主起降ＩＡｂｓｔｒａｃｔ硕±学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｆｌｉｇｈｔＣＯ打ｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓａｎｉｍ

6、ｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆＵＡＶ．Ｉｔｓｍａｉｎｆｉｉｎｃｔｉｏ打ｉｓ化ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｌｉｇｈｔｑｕａｌｉｔｙ（ｉｎｃｌｕｄｉｎ化ｅｎａｔｕｒａｌｍｏｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｅｒａｔｉ打ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄ＾ｇ，ｐｇｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｅｔｃ．ｔｏａｓｓｉ巧ｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｔｒａｃｋｏｒｔａｓｋｌａｎｎｉｎａｎｄｓｏｏｎ．Ｈｉｈ，），ｐｇｇ，ｕａｌｉｔｏｆＵＡＶｓｆｌｉｈｔｃｏｎｔｒｏｌｓｓｔｅ

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8、ｍｅｎｔｏｆＵＡＶｉｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｌｏｎｉｔｕｄｉｎａｌａｎｄｌａｔｅｒａｌｍｏｔｉｏｎ．