無人機(jī)進(jìn)場(chǎng)著陸-地面滑跑控制與仿真.pdf

1、隨著無人機(jī)在軍事與民用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其低成本、高安全以及開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)日益突出，且能夠完成很多有人機(jī)無法完成的任務(wù)，具有很大的發(fā)展前景。然而在各種用途的無人機(jī)不斷涌現(xiàn)的同時(shí)，回收事故也不斷出現(xiàn)。因此，無人機(jī)的安全著陸成為當(dāng)前無人機(jī)研制的難點(diǎn)與熱點(diǎn)。
　　本文以某小型無人機(jī)為研究對(duì)象，以MATLAB為工具，建立了無人機(jī)六自由度非線性數(shù)學(xué)模型，并基于該模型對(duì)無人機(jī)自主著陸按照空中與地面兩個(gè)階段進(jìn)行了詳細(xì)研究。
　　對(duì)于空中階

2、段，本文不采用傳統(tǒng)的下滑軌跡曲線設(shè)計(jì)，而是根據(jù)研究對(duì)象的特點(diǎn)以及著陸性能的要求，設(shè)計(jì)了兩次下滑兩次拉平的進(jìn)場(chǎng)著陸軌跡。并基于無人機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線的詳細(xì)分析，進(jìn)行了PID飛行控制器的設(shè)計(jì)。在著陸飛行包線內(nèi)的，利用加入風(fēng)場(chǎng)的方法，對(duì)控制器進(jìn)行仿真驗(yàn)證和魯棒性驗(yàn)證，證明了控制器和下滑軌跡的合理設(shè)計(jì)。
　　對(duì)于地面階段，本文重在地面模型建模的研究。通過對(duì)無人機(jī)地面滑跑的受力分析，建立了起落架模型。模型充分考慮無人機(jī)姿態(tài)對(duì)起落架

3、壓縮量的影響，以及起落架壓縮量對(duì)無人機(jī)運(yùn)動(dòng)的反作用，在模型中分別建立了輪胎縱向和側(cè)向摩擦力計(jì)算方程，同時(shí)還考慮了前輪偏度和主輪剎車對(duì)運(yùn)動(dòng)特性的影響。以地面模型為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了地面滑跑糾偏控制器。仿真結(jié)果表明，建立的模型真實(shí)地反應(yīng)了無人機(jī)地面滑跑時(shí)的運(yùn)動(dòng)特性，而糾偏控制器也具有很好的魯棒性。
　　最后，在MATLAB/SIMULINK仿真環(huán)境中，對(duì)無人機(jī)自主著陸全程做了數(shù)字仿真。結(jié)果驗(yàn)證了制導(dǎo)策略與控制策略的合理性以及控制器的魯棒性。