基于滑模變結(jié)構(gòu)的飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、無人機(jī)UAV是無人駕駛飛機(jī)(Unmanned Aerial Vehicle)的簡稱,它是一種由機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、機(jī)上無人駕駛、并可以多次重復(fù)使用的飛行器。無人機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)在軍事領(lǐng)域上廣泛的應(yīng)用,在民用上也日益凸顯出優(yōu)勢。目前,無人機(jī)已經(jīng)在各國風(fēng)行已久,無人機(jī)飛行控制技術(shù)亟待提高。于是,發(fā)展提高無人機(jī)飛行自動(dòng)控制技術(shù)就成了當(dāng)務(wù)之急。無人機(jī)的自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)是無人機(jī)的核心部分。無人機(jī)的飛行控制律設(shè)計(jì)決定了它的飛行性能。這些性能包括各種飛行性能,例

2、如:起飛著陸性能、作業(yè)飛行性能、飛行安全可靠性、飛行可監(jiān)控性、系統(tǒng)的自動(dòng)化性、可維護(hù)性等。因此,研究無人機(jī)的自動(dòng)飛行控制技術(shù)具有十分重要的意義。
　　本文針對無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng),重點(diǎn)對其俯仰通道進(jìn)行基于滑模變結(jié)構(gòu)理論的控制律設(shè)計(jì),并對設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析和驗(yàn)證。
　　首先,介紹了無人機(jī)模型常用的坐標(biāo)系,然后針對某型號無人機(jī),建立無人機(jī)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,并將無人機(jī)的空間運(yùn)動(dòng)進(jìn)行解耦及線性化處理,得到無人機(jī)縱向通道的線性化方程

3、。建立無人機(jī)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型是分析和設(shè)計(jì)飛行控制系統(tǒng)的首要工作,為分析和設(shè)計(jì)無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
　　其次,介紹了典型的無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、工作原理。在了解了相關(guān)知識的基礎(chǔ)上,分析了無人機(jī)的俯仰運(yùn)動(dòng)特性,將研究重點(diǎn)集中在無人機(jī)縱向運(yùn)動(dòng)的短周期模態(tài)上,針對無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)對自然頻率和阻尼比的期望指標(biāo),設(shè)計(jì)了無人機(jī)俯仰通道的PD控制器,并對設(shè)計(jì)的PD控制器進(jìn)行仿真分析與驗(yàn)證。
　　然后,介紹滑模變結(jié)構(gòu)的控制

4、原理和變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中存在的抖振的問題,并分析抖振產(chǎn)生的原因。利用滑模變結(jié)構(gòu)控制對系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)攝動(dòng)以及系統(tǒng)外部干擾具有不變性的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng),本文在設(shè)計(jì)切換函數(shù)時(shí)先選擇指數(shù)趨近律來削弱抖振,但效果并不理想,考慮系統(tǒng)控制受限的因素,本文采用的自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)減抖方法削弱變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的抖振,仿真結(jié)果表明,這種方法可以將變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的抖振降低到很小的程度。
　　最后,利用Matlab對設(shè)計(jì)的滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證,并