無人直升機(jī)自主著艦關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、無人直升機(jī)具有能垂直起降、定點(diǎn)懸停和能低空/低速執(zhí)行任務(wù)等優(yōu)點(diǎn)，是艦載機(jī)的最佳選擇。然而，由于技術(shù)的限制，只有少數(shù)艦載無人直升機(jī)正式裝備使用。論文深入研究了無人直升機(jī)自主著艦過程中的關(guān)鍵技術(shù)，為自主著艦提供了參考和新的控制思路。
　　論文以無人直升機(jī)為被控對象，自主著艦為工程依托，著重研究現(xiàn)代控制方法在其中的應(yīng)用。研究了艦載無人直升機(jī)的國內(nèi)外現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)；設(shè)計(jì)了無人直升機(jī)自主著艦策略，給出了相關(guān)數(shù)學(xué)模型；采用基于改進(jìn)多目標(biāo)優(yōu)化的

2、顯模型H∞回路成形控制算法對姿態(tài)進(jìn)行了控制律設(shè)計(jì)；根據(jù)高度分段策略設(shè)計(jì)了返航進(jìn)場基準(zhǔn)軌跡，采用一種改進(jìn)的自抗擾控制進(jìn)行軌跡跟蹤控制；對甲板運(yùn)動與補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了一種實(shí)時(shí)預(yù)估算法；采用動態(tài)解耦控制來抑制艦尾流；對論文設(shè)計(jì)的策略和算法進(jìn)行了半物理仿真驗(yàn)證。
　　論文主要創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1．針對著艦策略難以制定的問題，提出了一種“三階段”無人直升機(jī)自主著艦策略：“返航進(jìn)場”-“懸停跟進(jìn)”-“快速著艦”，并設(shè)計(jì)了自主著艦

3、系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。
　　2．針對強(qiáng)耦合問題和魯棒性的要求，提出了一種基于改進(jìn)多目標(biāo)優(yōu)化的顯模型H?回路成形控制算法。在顯模型跟蹤控制的基礎(chǔ)上，引入H∞回路成形算法；采用多目標(biāo)遺傳算法對后置補(bǔ)償器權(quán)函數(shù)進(jìn)行確定；引入改進(jìn)的模擬退火法和改進(jìn)的小生境技術(shù)，提高局部搜索能力增強(qiáng)種群的多樣性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：所提出的算法提高了優(yōu)化算法的效率，有效地抑制了各通道之間的耦合，增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性。
　　3．針對高精度的軌跡跟蹤控制問題，提出了一

4、種基于改進(jìn)Vague集的自抗擾控制算法。直接觀測最先受到擾動的狀態(tài)量而不直接觀測控制量，去除非線性組合中的積分項(xiàng)，提高動態(tài)響應(yīng)；對非線性組合參數(shù)確定時(shí)，引入Vague集相似度量理論，在“雙論域”的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)推理規(guī)則，改進(jìn)相似度計(jì)算函數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：改進(jìn)后的算法具有較高的跟蹤精度和動態(tài)響應(yīng)速度。
　　4．針對航跡安全問題，提出一種基于高度分段策略的基準(zhǔn)軌跡設(shè)計(jì)。采用運(yùn)動學(xué)公式對基準(zhǔn)軌跡進(jìn)行推導(dǎo)，保證無人直升機(jī)任何時(shí)刻均可以切入下滑