无人机自主着舰纵向控制系统的研究

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1、学校代码：10406分类号：V249.122+.5学号：120085210008南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）无人机自主着舰纵向控制系统的研究硕士研究生：金波导师：吴剑副教授申请学位级别：硕士学科、专业：控制工程所在单位：信息工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学ResearchoftheLongitudinalControlSystemoftheAutomaticCarrierLandingofUAVsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterControlEngin

2、eeringbyJinBoUndertheSupervisionofProf.WuSchoolofInformationEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015I摘要飞机的着舰控制被喻为刀尖上的舞蹈。它要求飞机能够在极端环境下仍能准确地降落在预定区域，是一个非常复杂困难的控制问题，同时，又是一项危险系数很高的工程。为了对无人机自主着舰控制中的关键性技术进行研究，本文对无人机纵向着舰控制问题进行了研究。主要工作如下：1)对某型无人机进行研究，给出了无人机在相关假设

3、下的精确数学模型。针对无人机的非线性，强耦合特征采用了线性小扰动原理方法最终给出了无人机的线性模型。2)对于无人机着舰环境进行了系统的分析，综合考虑航母在复杂海况下的三自由运动和舰尾流对舰载机的干扰特征，最终给出了着舰环境的数学仿真模型。3)研究了全天候自动着舰引导系统(AWCLS)的作用及其四种工作模态。针对无人机的高度控制设计自动着舰引导系统（ACLS）。首先采用PID算法实现无人机的纵向高度跟踪控制设计并在SIMULINK中完成模型搭建和仿真；最后，针对PID算法对甲板运动和舰尾扰流的局限性设计了鲁棒H∞控制器，建立无人机纵向控制系统的

4、增广模型，利用LMI工具箱求解状态反馈控制器最终在MATLAB中完成仿真。关键字：无人机，自主着舰，鲁棒控制，线性矩阵不等式，ACLS。IAbstractLandingcontrolofcarrier-basedairplanehasbeenhailedas“danceonthetip”.Itrequirestheaircraftcanstillbeaccuratelylandedinapredeterminedareainextremeenvironments,whichisaverycomplexdifficultcontrolprobl

5、em,whileitisahighriskfactorproject.InordertostudythekeytechnologyintheAircraftlandingcontrol,theproblemofUAVlongitudinallandingcontrolisstudied..Themainworkisasfollows:1)AUAVresearchismade,theUAVaccuratemathematicalmodelundertherelevantassumptionsisbuilt.BecauseofUAV’snonli

6、near,strongcouplingfeaturesthefinallinearUAVmodelisgivenbythemethodoflinearsmalldisturbancetheory.2)ThentheUAVlandingenvironmenthasbeensystematicallyanalyzed,includinginterferencecharacteristicsofcarrierinthecomplicatedseaconditionswhichleadtocarrier’sthreefreedommotionandt

7、urbulence.Finallythemathematicalmodelforthesimulationofshipenvironmentisobtained.3)Theall-weatherautomaticcarrierlandingsystem(AWCLS)andtheroleofthefourkindsofworkmode.willbestudied.AccordingtotheheightcontroldesignofUAVautomaticcarrierlandingsystem(ACLS).First,PIDalgorithm

8、isusedtofulfilltheUAVlongitudinalheighttrackingcontroldesign,thenbuildsimulationmo