無人機BTT控制技術(shù)研究.pdf

1、無人機已向著高性能、多用途的方向發(fā)展。本文提出了一種基于動態(tài)逆和變結(jié)構(gòu)控制理論設(shè)計無人機BTT控制系統(tǒng)的方法，這種方法能夠完成無人機高機動的飛行特性，而且在整個飛行包線內(nèi)穩(wěn)定飛行，有著較強的魯棒性。 文中首先針對BTT無人機的飛行特點，基于簡化并能有較高精度的原則，對BTT無人機的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo)。得到無人機BTT數(shù)學(xué)模型后，應(yīng)用時間尺度理論將控制系統(tǒng)分為快變量和慢變量兩個子系統(tǒng)。在快變量子系統(tǒng)中以轉(zhuǎn)動角速度為子系統(tǒng)輸出、以計

2、算力矩為控制輸入，再根據(jù)計算力矩解算出舵面偏轉(zhuǎn)角；在慢變量子系統(tǒng)中以動力學(xué)角度為子系統(tǒng)輸出、以轉(zhuǎn)動角速度為控制輸入；然后分別對兩個子系統(tǒng)應(yīng)用動態(tài)逆控制，動態(tài)逆控制雖然可以得到系統(tǒng)較好的動態(tài)特性，但魯棒性能較差，為了使所設(shè)計的系統(tǒng)能夠抗氣動參數(shù)的不確定性，應(yīng)用動態(tài)逆理論進(jìn)行輸入輸出線性化后，再應(yīng)用變結(jié)構(gòu)控制提高系統(tǒng)的魯棒性。在快變量回路變結(jié)構(gòu)控制律的設(shè)計中，以計算力矩偏差為子系統(tǒng)攝動設(shè)計模型參考變結(jié)構(gòu)控制律；在慢變量回路變結(jié)構(gòu)控制律的設(shè)計

3、中，以計算氣動力偏差為子系統(tǒng)攝動設(shè)計模型參考變結(jié)構(gòu)控制律，文中給出了各個控制器參數(shù)的選擇原則。整個系統(tǒng)的設(shè)計中需要確定氣動導(dǎo)數(shù)的上下界，控制律設(shè)計簡單，易于工程實現(xiàn)。 最后對所設(shè)計的BTT無人機控制系統(tǒng)在某型無人機上進(jìn)行三通道的聯(lián)合仿真。考慮舵機的動態(tài)特性，在給定階躍指令、方波指令和正弦指令的情況下，系統(tǒng)均能穩(wěn)定的工作，而且滿足BTT控制的性能指標(biāo)，對于較大參數(shù)的攝動有較強的魯棒性。因此得出，此方法設(shè)計的BTT無人機控制系統(tǒng)是有