無(wú)人飛艇的定點(diǎn)懸浮與航跡跟蹤控制律設(shè)計(jì).pdf

1、無(wú)人平流層飛艇最大的優(yōu)勢(shì)是可以依靠浮力長(zhǎng)時(shí)間滯留空中執(zhí)行探測(cè)、監(jiān)視、中繼傳輸?shù)热蝿?wù)。在無(wú)人飛艇執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中主要以定點(diǎn)懸浮和航跡跟蹤這兩種飛行模式為主，因此研究飛艇的定點(diǎn)懸停和航跡跟蹤控制方法與控制律就成為平流層飛艇控制的關(guān)鍵技術(shù)。
　　本文以樣例平流層無(wú)人飛艇為對(duì)象，開(kāi)展飛艇航跡跟蹤和定點(diǎn)懸?？刂品椒ㄅc控制律的研究和設(shè)計(jì)，通過(guò)飛行仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性和有效性。
　　首先，應(yīng)用牛頓剛體動(dòng)力學(xué)理論和達(dá)朗貝爾定理建立了

2、樣例飛艇六自由度數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上完成了飛艇的基本性能及運(yùn)動(dòng)模態(tài)分析，深入了解其動(dòng)力學(xué)特性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為飛艇的航跡跟蹤和定點(diǎn)懸停方法研究和控制律設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
　　其次，針對(duì)飛艇體積龐大、運(yùn)行緩慢、控制能力弱的特點(diǎn)，制定了以偏航角、偏航角速度、前向速度、飛艇偏離目標(biāo)軌跡的距離為控制量的并聯(lián)控制航跡跟蹤控制策略，采用經(jīng)典控制律設(shè)計(jì)方法完成了水平面內(nèi)的航跡跟蹤控制設(shè)計(jì)律，使飛艇在直線和圓弧兩種飛行狀態(tài)下都可以有效跟蹤給定航路。通過(guò)飛

3、行仿真試驗(yàn)對(duì)所設(shè)計(jì)的控制邏輯和控制律進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的控制律能夠使飛艇準(zhǔn)確地跟蹤目標(biāo)軌跡，跟蹤過(guò)程中保持飛行姿態(tài)的平穩(wěn)。
　　接著，完成了以飛艇橫側(cè)向位移、飛行速度（空速）、偏航角為反饋信號(hào)的定點(diǎn)控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用經(jīng)典PID控制方法完成了定點(diǎn)懸?？刂坡稍O(shè)計(jì)，使飛艇能夠穩(wěn)定在指定懸停點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)懸停。通過(guò)飛行仿真試驗(yàn)對(duì)所設(shè)計(jì)的控制器和控制律進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的控制律能夠控制飛艇進(jìn)入懸停點(diǎn)，并使飛艇在給定的誤差范圍內(nèi)定