| 【中文题名】 | 小型无人机飞控系统实时仿真技术研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 机械工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-24 |
| 【中关键词】 | 无人机,PID控制,飞行控制,实时仿真,, |
| 【英关键词】 | UAV,PID Control,Flight Control,Real-Time simulation, |
| 【分类导航】 | 军事>军事技术>武器、军用器材>空军武器>各种军用飞机> |
| 【论文摘要】 |
本文以某型固定翼无人机为研究对象，主要研究了基于PID的无人机飞行控制律设计及飞行控制的实时仿真问题。文章主要有四部分组成，第一部分建立了无人机的六自由度数学模型，对无人机的运动方程的线性化进行了分析。第二部分介绍了常用的PID控制器的设计方法，以此为基础设计了无人机的飞行控制律。第三部分设计了基于matlab xPC Target的实时仿真系统，同时增加了视景仿真功能。第四部分对无人机飞行控制系统进行了实时仿真，并对仿真结果进行了分析。结果表明，该设计方法能够应用于小型无人机飞控系统的设计。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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ABSTRACT |
4-7 |
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第一章 引言 |
7-14 |
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1.1 无人机概述 |
7-8 |
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1.2 研究无人机飞控系统实时仿真技术的目的和意义 |
8-9 |
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1.3 国内外研究现状与发展趋势 |
9-12 |
|
1.3.1 国内外研究现状 |
9-11 |
|
1.3.2 发展趋势 |
11-12 |
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1.4 本论文主要内容及安排 |
12-14 |
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第二章 无人机系统数学模型建立 |
14-29 |
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2.1 假设条件 |
14 |
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2.2 无人机空间运动的表示 |
14-18 |
|
2.2.1 常用坐标系定义 |
14-15 |
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2.2.2 飞行运动参数 |
15-17 |
|
2.2.3 常用坐标系之间转换 |
17-18 |
|
2.2.4 控制量与被控量 |
18 |
|
2.3 6自由度运动模型建立 |
18-25 |
|
2.3.1 动力学方程 |
18-22 |
|
2.3.2 运动学方程 |
22-24 |
|
2.3.3 空气动力/力矩计算 |
24-25 |
|
2.4 线性化模型建立 |
25-28 |
|
2.4.1 飞机运动方程的解耦分组 |
25-26 |
|
2.4.2 飞机运动方程的线性化 |
26-28 |
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2.5 本章小结 |
28-29 |
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第三章 无人机飞行控制律设计 |
29-45 |
|
3.1 飞行控制系统基本原理 |
29-32 |
|
3.1.1 硬件结构 |
29-30 |
|
3.1.2 主要功能 |
30 |
|
3.1.3 控制回路 |
30-32 |
|
3.2 PID控制器设计 |
32-36 |
|
3.2.1 常规PID控制 |
33-34 |
|
3.2.2 PID控制器参数的常用整定方法 |
34-36 |
|
3.2.3 智能PID控制 |
36 |
|
3.2.4 无人机PID控制算法设计思路 |
36 |
|
3.3 飞行控制律设计 |
36-44 |
|
3.3.1 纵向飞控律设计 |
37-41 |
|
3.3.2 横侧向飞控律设计 |
41-44 |
|
3.4 本章小节 |
44-45 |
|
第四章 实时仿真 |
45-70 |
|
4.1 实时仿真系统构成 |
45-47 |
|
4.2 仿真系统硬件 |
47-50 |
|
4.2.1 仿真计算机 |
47-48 |
|
4.2.2 基于PC104的飞行控制器 |
48-49 |
|
4.2.3 飞机传感器 |
49-50 |
|
4.2.4 飞行模拟转台 |
50 |
|
4.2.5 接口设备 |
50 |
|
4.3 仿真系统软件 |
50-53 |
|
4.3.1 系统方案选择 |
50-51 |
|
4.3.2 MATLAB RTW系统概述 |
51-52 |
|
4.3.3 xPC Target方案 |
52-53 |
|
4.4 xPC Target方案的具体实现 |
53-66 |
|
4.4.1 仿真模型建立 |
53-57 |
|
4.4.2 构建模拟飞机运动平台 |
57-66 |
|
4.5 构建视景仿真平台 |
66-69 |
|
4.6 本章小结 |
69-70 |
|
第五章 仿真结果 |
70-77 |
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5.1 数字仿真结果 |
70-73 |
|
5.1.1 纵向控制仿真结果 |
70-71 |
|
5.1.2 横航向控制仿真结果 |
71-73 |
|
5.2 实时仿真结果 |
73-76 |
|
5.2.1 俯仰角保持模态实时仿真 |
73-74 |
|
5.2.2 滚转角保持模态实时仿真 |
74-76 |
|
5.3 本章小结 |
76-77 |
|
第六章 总结与展望 |
77-78 |
|
参考文献 |
78-82 |
|
致谢 |
82-83 |
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附录 硕士学位期间发表论文及所获奖励 |
83 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.98689 |
