近空间传感器无人机的气动特性及飞行运动控制研究

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传感器无人机将以传感器/机体共形的方式搭载跟踪雷达和对地监视雷达,并以亚声速近空间飞行器为载体,完成战场监视、目标探测与跟踪、情报收集等任务。   首先,基于信号360度覆盖进行了雷达选型,并给出了传感器的相关参数。   其次,以传感器为中心选择了飞翼气动布局,根据无人机的飞行高度与巡航速度,用迭代法算出了无人机的各种重量参数。结合动力学原理及工程设计要求,选择了设计升力系数。   随后,根据翼型选择依据,利用Profili软件确定了LOCKHEED L-188 ROOT为基准翼型。结合AAA飞机设计软件对进行估算,得到初步的气动参数。同时设计了控制舵面,算出了外形参数。并绘制了飞翼模型三维视图。在已有飞翼外形数据的情况下,通过DATCOM气动软件对其进行编程分析,得到了大量气动导数和系数,便于后面开展建模仿真工作。   接着,利用Matlab中的相关函数进行数据插值,结合无人机刚体运动模型建立一个六自由度仿真模型,其中包括气动参数模型、运动方程模型、大气模型、作动器模型、发动机模型,并进行了模型开环仿真,仿真结果能一定程度揭示出无人机的实际飞行运动规律。   最后,分析了飞翼无人机的静不稳定性,并采用了放宽静稳定性的方法。通过解耦分组和小扰动原理得剑了飞翼无人机纵向线性模型,进行了开环仿真。在响应曲线发散的前提下,采用最优二次型输出反馈设计了增稳控制器,使仿真曲线趋于稳定,验证了不同权值下系统性能随之变化的规律,指出了上述方法的一些不足。还利用神经网络中的BP网络进行了控制器设计,体现出一定的鲁棒性和抗干扰能力。
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