某型小展弦比飞翼式无人机控制律研究与建模仿真

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1、分类号学号M201270888学校代码10487密级硕士学位论文某型小展弦比飞翼式无人机控制律研究与建模仿真学位申请人:蔡伦学科专业：热能工程指导教师：李仁府教授答辩日期：2015年5月22日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringResearchonControlLawsforaTaillessFlyingWingUAVwithLowAspect-ratioandSimulationCandidate:CaiLunMajor:Th

2、ermalPowerEngineeringSupervisor:Prof.RenFuLiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay，2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：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

3、了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本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和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属不保密□。于（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要目前先进的无人作战飞机很多采用了飞翼布局，飞翼式无人作战飞机具有航程远、结构强度高以及隐身性能好等突出优势，但同时也具有稳定性差、操纵效率低下的缺点。本文以某

4、型小展弦比飞翼式无人机为研究对象，分析其性能并以两种控制方法设计控制系统，仿真验证设计的可靠性并比较两种方法的优劣势。首先对算例无人机进行总体说明，在基本假设下建立非线性方程，并进行线性化及解耦。根据线性化后的方程，基于CFD仿真计算和风洞试验得到的气动数据，分析该型无人机的稳定性、操纵性和主要气动性能，进行模态分析，之后进一步讨论了航向操纵装置嵌入面布置在小展弦比无人机的影响。然后简要介绍了经典控制方法和鲁棒伺服LQR最优控制理论，用两种方法分别设计控制律，进而设计了整套飞行控制系统。在MATLAB/SIMULINK中搭建了本无人机的飞机模型，针对传感器噪声、环境等因

5、素的影响尽可能进行模拟，仿真自主飞行过程并用三维动画模拟无人机的实时情况。通过航线上典型位置的阶跃响应曲线，对比分析两种控制方法，接着用蒙特卡罗方法进行拉偏仿真，验证了控制系统的可行性和鲁棒性。最后对全文进行总结工作，并展望可以进一步改进的不足之处以及能够深入研究的方向。关键词：飞翼式无人作战飞机飞行控制系统嵌入面鲁棒伺服LQR方法仿真I华中科技大学硕士学位论文AbstractAplentyofadvancedunmannedcombataerialvehicle(UCAV)atpresentaredesignedwithflyingwinglayout.Flyingw

6、ingUCAVhasexcellentperformanceinendurance,structureandstealthcapability,withtheshortcomingsofpoorstabilityandlowhandlingefficiency.Inthisarticle,aflyingwingUAVwithlowaspect-ratioisresearched.Theflightcontrolsystemisdesignedbytwocontrolmethodsafteritscharacteristicsanalyzed.Bythesimulatio

7、n,thereliabilityofthedesignisverifiedwhiletheadvantagesanddisadvantagesoftwomethodscompared.Firstly,theUAVinthispaperisintroducedingeneral.Thenonlinearequationwhichisestablishedunderthebasichypothesisislinearizedanddecoupled.Afterthat,basedontheaerodynamicsdatacalculatedb