無(wú)人機(jī)飛控設(shè)計(jì)與協(xié)同打擊地面移動(dòng)目標(biāo)仿真研究.pdf

1、無(wú)人機(jī)的軍用價(jià)值在上世紀(jì)80年代中東戰(zhàn)爭(zhēng)中初現(xiàn)端倪,并且在隨后的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、南斯拉夫戰(zhàn)爭(zhēng)中進(jìn)一步體現(xiàn)了其價(jià)值。世界各軍事強(qiáng)國(guó)都加快了先進(jìn)無(wú)人機(jī)的研制步伐,研究的方向由有人控制向自主控制,由單機(jī)控制向多機(jī)協(xié)同控制轉(zhuǎn)變。無(wú)人機(jī)自主飛行控制的研究屬于飛行控制技術(shù)的前沿問題,它是指無(wú)人機(jī)自主完成航路和任務(wù)的規(guī)劃,且能在線感知形勢(shì),按確定的使命、原則在飛行中進(jìn)行決策、控制,從而自主地執(zhí)行任務(wù)。自主控制技術(shù)是無(wú)人機(jī)系統(tǒng)區(qū)別于有人機(jī),實(shí)現(xiàn)無(wú)人操控和執(zhí)行

2、各種任務(wù)的關(guān)鍵。無(wú)人機(jī)協(xié)同控制技術(shù)是無(wú)人機(jī)自主控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。盡管在協(xié)同控制領(lǐng)域的研究持續(xù)升溫,一些關(guān)鍵問題仍然亟待解決。其中一個(gè)問題是在任務(wù)分配和低層級(jí)控制之間存在明顯的脫節(jié)。對(duì)于那些包含高度精確和時(shí)間協(xié)調(diào)行動(dòng)的協(xié)同或聯(lián)合任務(wù)而言,其動(dòng)力學(xué)并不能從規(guī)劃和分配中解耦出來(lái)。鑒于規(guī)劃的軌跡必須密切依賴與參與協(xié)同的載具的狀態(tài),除了運(yùn)動(dòng)學(xué)的“可飛行”軌跡之外,路徑規(guī)劃正在越來(lái)越依賴于準(zhǔn)確的動(dòng)力學(xué)模型的參與。本文以多無(wú)人機(jī)協(xié)同打擊地面移動(dòng)目標(biāo)

3、問題作為研究背景,首先建立無(wú)人機(jī)和低層級(jí)的飛行控制系統(tǒng)(能夠完成姿態(tài)和航跡穩(wěn)定與控制)模型;爾后利用協(xié)同控制Lyapunov函數(shù)(CCLF)方法將路徑規(guī)劃和反饋控制聯(lián)合起來(lái),按照給定的約束條件形成對(duì)目標(biāo)持續(xù)的跟蹤航跡,并且給低層級(jí)控制系統(tǒng)下達(dá)轉(zhuǎn)彎速率控制指令。這種方法也將產(chǎn)生一個(gè)用于更高級(jí)別的分配算法的團(tuán)隊(duì)度量,形成任務(wù)分配——路徑規(guī)劃——飛行控制三個(gè)控制任務(wù)層級(jí)的有機(jī)整合;最后,通過協(xié)同打擊地面移動(dòng)目標(biāo)的仿真實(shí)例,通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,印