无人机自动空中加油飞行控制技术研究

admin · 发表于 2023-9-29 17:06:29

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为解决无人机在留空时间、任务载荷能力、载弹量之间的突出矛盾，自动空中加油技术应运而生。本文主要针对某型无人机，主要利用matlab/simulink仿真平台，以simulink模型为中心的设计思想完成本论文。主要包括无人机的建模、控制方案与控制律的设计、干扰的建模、仿真以及分析、和空中加油远/近距离导引律的研究等内容。 1．建立无人机六自由度全状态模型和无人机空中加油状态下小扰动模型，分析常值风扰动对于无人机的影响。 2．根据无人机自动空中加油的特点，设计了自动空中加油的整体方案，并针对此方案用两种方法设计了自动空中加油近距离精确对接控制律，一种方法是以经典PID控制为基础的多回路设计法，另一种方法是线性二次型最优跟踪控制法。在进行控制算法设计的基础上，对两种控制器在空中加油过程中典型干扰下的响应和抗干扰性进行了分析与总结。 3．对无人机自动空中加油中存在的扰动因素进行了介绍、建模和分析。主要研究了大型加油机翼尖尾涡生成的原理，运用Hallock-burnham涡模型建立了加油机尾涡模型，并对它进行了完整的仿真分析，计算了其二维和三维的分布特性以及对后方受油无人机的等效影响。对加油机软管锥套系统进行了建模和分析，计算了加油锥套的拖拽位置，并建立了锥套的运动学模型，模拟了其的自由摆动。 4．针对无人机自动空中加油远距离导引题目，应用无人机六自由度模型，并将之前设计的控制律进行修改，使之适用于导引控制信号的输入，分别设计了纯比例导引法以及带有会合角约束的纯比例导引法实现了无人机自动空中加油的自主会合过程。本文涉及从无人机建模到整个导引飞控系统设计，以及扰动建模与分析的全过程，包括了建立无人机六自由度模型和小扰动模型，运用经典方法和现代控制理论方法设计飞行控制律，使用以纯比例导引为基础的方法设计导引律，最后对加油机的尾涡进行了较为详细的研究和分析。对无人机自动空中加油系统的设计具有重要意义。

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