无人机伞降回收系统建模与控制策略研究

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无人机伞降回收过程是保障无人机飞行任务安全顺利完成的重要环节,如果不能正确估测着陆点位置将造成无人机的损坏。因此,建立合理的无人机伞降回收模型并通过轨迹研究制定完善的回收控制策略具有重要的工程应用价值。基于此,本文针对以往的模型不够合理、系统运动轨迹的研究不够清晰和控制策略不够完善的现状,从无人机伞降回收精度的实际需求出发,开展无人机回收过程的建模与控制策略的研究。论文首先对降落伞开伞速度、伞衣充满条件、阻力特征、质量特性等动力学特性进行研究,分析了回收过程的运动特性,针对每个阶段特点,建立了样例无人机六自由度无动力数学模型和物伞系统六自由度模型,为无人机回收运动轨迹的研究打下基础。接着以模型为依据,对回收过程的空间运动轨迹进行了研究,分析了无动力飞行段轨迹、开伞后的减速段轨迹和稳降段轨迹,并研究了风和场高对整个回收过程的影响,为回收控制策略的制定提供了理论依据。最后针对影响伞降无人机空间运动轨迹的因素及其影响程度,提出了回收前控制策略、无动力飞行控制策略、开伞控制策略和着陆时的切伞控制策略等回收控制策略,为实际回收提供技术支持。通过本论文的研究,已经形成了比较完整的无人机伞降回收系统框架。结合实际应用中对无人机在特定区域着陆概率的需求分析,给出了系统着陆的仿真概率圆,并对系统的工程应用进行了分析。结果表明,本文所提出的方法具有很好的落点控制能力,满足系统回收精度的要求。
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