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

1、無人機UAV是無人駕駛飛機(Unmanned Aerial Vehicle)的簡稱,它是一種由機械動力驅(qū)動、機上無人駕駛、并可以多次重復(fù)使用的飛行器。無人機現(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,無人機已經(jīng)在各國風(fēng)行已久,無人機飛行控制技術(shù)亟待提高。于是,發(fā)展提高無人機飛行自動控制技術(shù)就成了當(dāng)務(wù)之急。無人機的自動飛行控制系統(tǒng)是無人機的核心部分。無人機的飛行控制律設(shè)計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)的自動化性、可維護性等。因此,研究無人機的自動飛行控制技術(shù)具有十分重要的意義。
　　本文針對無人機的飛行控制系統(tǒng),重點對其俯仰通道進行基于滑模變結(jié)構(gòu)理論的控制律設(shè)計,并對設(shè)計的系統(tǒng)進行仿真分析和驗證。
　　首先,介紹了無人機模型常用的坐標(biāo)系,然后針對某型號無人機,建立無人機運動的數(shù)學(xué)模型,并將無人機的空間運動進行解耦及線性化處理,得到無人機縱向通道的線性化方程

3、。建立無人機運動的數(shù)學(xué)模型是分析和設(shè)計飛行控制系統(tǒng)的首要工作,為分析和設(shè)計無人機的飛行控制系統(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,分析了無人機的俯仰運動特性,將研究重點集中在無人機縱向運動的短周期模態(tài)上,針對無人機飛行控制系統(tǒng)對自然頻率和阻尼比的期望指標(biāo),設(shè)計了無人機俯仰通道的PD控制器,并對設(shè)計的PD控制器進行仿真分析與驗證。
　　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)攝動以及系統(tǒng)外部干擾具有不變性的特點來設(shè)計無人機的飛行控制系統(tǒng),本文在設(shè)計切換函數(shù)時先選擇指數(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)計的滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)進行仿真驗證,并