【摘 要】
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随着我国海军实力的飞速发展,无人机上舰已成为舰载机发展的一个重要趋势。考虑到采用直接升力控制策略的无人机能在功能上实现轨迹和姿态的解耦,进而大大提高轨迹跟踪精度,本文针对着舰过程中存在的着舰区域狭小、模型的强非线性耦合及参数摄动、舰船甲板运动和舰尾流扰动等问题,以Admire无人机作为研究对象,基于直接升力进行无人机着舰控制技术的研究。主要内容包括:(1)建立风扰动下无人机运动学和动力学模型,并分
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随着我国海军实力的飞速发展,无人机上舰已成为舰载机发展的一个重要趋势。考虑到采用直接升力控制策略的无人机能在功能上实现轨迹和姿态的解耦,进而大大提高轨迹跟踪精度,本文针对着舰过程中存在的着舰区域狭小、模型的强非线性耦合及参数摄动、舰船甲板运动和舰尾流扰动等问题,以Admire无人机作为研究对象,基于直接升力进行无人机着舰控制技术的研究。主要内容包括:(1)建立风扰动下无人机运动学和动力学模型,并分析其下滑特性、直接升力可行性。建立舰船运动模型和风扰模型。(2)根据风扰下的无人机姿态回路动力学模型,针对模型不确定性的问题,基于线性自抗扰控制设计串级线性自抗扰控制律,采用线性扩张状态观测器对未知参数和干扰进行估计,并根据估计值进行补偿。(3)针对舰尾流扰动较强、常规控制方式难以实现高精度轨迹跟踪的问题,将直接力和自抗扰控制相结合,对轨迹跟踪进行优化,设计直接力自抗扰控制律,实现高精度的相对轨迹跟踪。考虑到被控对象操纵面较多的情况,基于加权伪逆法将输出量合理分配到各个舵面上,减少资源浪费。(4)针对甲板运动造成的着舰误差较大的问题,基于粒子滤波算法对甲板运动造成的高度偏移进行预估,并在末端引导段基于超前网络对控制器的相位滞后进行补偿。最后,在Matlab/Simulink的环境下,对着舰控制方案进行仿真验证。仿真结果表明,本文提出的着舰控制方法能有效抑制无人机的参数摄动,具有较好的抗扰能力,并能快速跟踪因甲板运动引起的高度偏移,实现了复杂环境下的高精度着舰。
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