某型微型飞行器模糊PID控制律设计

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1、◆＼，中图分类号：V249学科分类号：081102论文编号：102870310—0028硕士学位论文某型微型飞行器模糊PID控制律设计研究生姓名学科、专业研究方向．指导教师邹小志检测技术与自动化装置飞行器控制曹云峰研究员研究生院自动化学院二0一O年一月●●NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsnleGraduateSclloolCollegeofAutomationEnginerringFuzzy—-PIDControlLawDesignofcertainM

2、icroAirVehicleAThesisinMeasuringandTestingTechnologyandInstrumentsbyZouXiaozhiAdvisedbyProf．CaoYunfengSubmiRedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2010嘲7叭0眦6iiii¨■■I呲mmm●l㈣8，㈣1黜Y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

3、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：塑!!!：奎El期：蛰!：!：!鑫●南京航空航天大学硕士学位论文摘要本课题针对某型MAV，开展了MAV飞行控制的相关技术研究，设计了MAV模糊PID控制律，并且分析了其在微

4、下冲气流扰动下的性能表现。本文首先概述了MAV当前国内外的研究现状，将目前MAV飞行控制设计中所采用的各种设计方案进行了对比，确定了本课题MAV飞行控制律设计所采用的方案。其次，在全面分析MAV特有的动力学特性之后，基于某型MAV的风洞数据，首先建立了MAV非线性数学模型。然后对MAV的非线性模型进行线性化，得到其线性化模型，并分析了MAV在整个飞行包线范围内的稳定性。在分析MAV开环特性的基础上，采用经典PID控制方法设计了MAV纵向和横侧向各控制律，并进行了相应的仿真验证。然后，针对经典PID控制方法鲁棒

5、性不足的缺点，在阐述模糊控制的优势之后，结合MAV飞行控制对模糊控制的需求，采用模糊PID控制方法设计了MAV高度和航向控制律，仿真结果表明，模糊PID控制可以对MAV进行有效地控制：引入时延干扰后，通过与PID控制效果进行对比，得出了模糊PID控制方法可以提高MAV对时延的抗干扰能力。最后，建立了MAV在风场影响下的质心运动方程和微下冲气流工程化模型，并对MAV在穿越微下冲气流时的飞行特性进行了仿真分析。通过对比发现，MAV在模糊PID控制下，其抗风特性优于单纯的PID控制。关键词：微型飞行器，模糊PID控

6、制律，开环特性，鲁棒性，微下冲气流微型飞行器控制律设计及仿真研究AbstractMicroAirVehiclehaswideapplicationprospectsinmilitaryandcivilianfields．Becauseflightcontrolsystemisthebasisforsafeflight,theresearchofflightcontroltechnologyisofgreatpracticalsignificance．Thisthesisfocusesonthedesignan

7、danalysisofflightcontrolsystembasedonFuzzyPIDundermicro-downburst．Firstly,thisthesisintroducesthedevelopmentofMAVintheworld．BycomparingwithdifferentcontrolschemesusedinMAVandconsideringtheengineeringfeasibility,aschemeischosentodesignflightcontrollawforMAV．

8、AfteranalyzingMAVcharacters，thenonlineardynamicsmodelfortheMAVisbuiltbasedonwindttmneltestdata．ThenthisnonlinearmodeliSlinearizedonMAV’Strimpoint，andtheMAV’Sstabilityundertheflightenvelopeisexplored．Af