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无人机编队飞行模型的建立与短时记忆控制

作 者: 邓亮
导 师: 李斌
学 校: 重庆大学
专 业: 控制科学与工程
关键词: 无人机 编队飞行 短时记忆控制 计算机仿真
分类号: V249.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


在未来战争中,基于无人机在制空权争夺中的重要地位,混合使用有人和无人的空中与地面系统,将是胜利的关键。本文选取无人机编队的自主飞行控制进行研究,对于加强我国军事实力,适应未来战争的需求,具有较高的理论意义和实用价值。根据无人机编队飞行模型的特点,确定被控量,建立飞行器本体坐标系和惯性坐标系,建立空间飞行器的动力学和相对运动方程,通过有效的合并和化简,得出长机在僚机本体坐标下的位置表达式;并形成了以参数xr、y r、hr表示的长机与僚机间的相对位置保持的控制系统模型目标。在此基础上对无人机的飞行控制律进行研究,对所建立的空间飞行器模型特征进行分析,得出实际飞行状态与理想编队飞行状态的误差动力学方程。引入短时记忆控制方法,用待定系数法确定短时记忆控制器的模型结构和参数,并合理考虑外界干扰,构建了逼近实际编队飞行环境的闭环系统控制模型。利用Matlab工具对飞行器编队飞行控制进行仿真,分析仿真曲线,验证了控制器的可行性;选择不同的采样周期,研究采样周期与状态误差的关系,印证了状态误差对采样周期的依赖关系;针对分析中发现的问题,对控制器进行了改进。仿真结果表明:控制效果更佳。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
1 绪论  7-18
  1.1 本文的研究背景和意义  7-13
    1.1.1 无人机的定义及特点  7-8
    1.1.2 无人机的用途  8-9
    1.1.3 无人机的发展趋势  9-10
    1.1.4 加强无人机研究的意义  10-11
    1.1.5 无人机编队飞行研究  11-13
  1.2 相关技术国内外研究现状  13-17
    1.2.1 自主飞行控制概述  13-15
    1.2.2 任务规划研究现状概述  15-16
    1.2.3 短时间记忆控制概述  16-17
  1.3 本文探讨的关键技术及内容  17
  1.4 本章小结  17-18
2 无人机编队飞行的模型建立  18-28
  2.1 本体坐标系和惯性坐标系  18-19
  2.2 本体坐标系和惯性坐标系的转换  19-20
    2.2.1 柱面坐标系  19
    2.2.2 球面坐标系  19-20
  2.3 无人机的速度方程  20-22
  2.4 无人机模型的建立  22-27
  2.5 本章小结  27-28
3 短时间记忆控制  28-36
  3.1 基于记忆控制的控制器基本结构  28-30
    3.1.1 信息集合  28
    3.1.2 基于记忆控制方案的结构  28-30
  3.2 短时间记忆控制器设计  30-35
    3.2.1 短时记忆控制的原理与优点  30-31
    3.2.2 一阶记忆控制系统的设计  31-33
    3.2.3 针对无人机编队飞行的记忆控制器设计  33-35
  3.3 本章小结  35-36
4 Matlab 仿真及结果分析  36-48
  4.1 Matlab 仿真  36-38
    4.1.1 设定初始值  36-37
    4.1.2 程序流程图  37-38
  4.2 运行结果及分析  38-47
    4.2.1 控制器的可行性验证分析  38-43
    4.2.2 状态误差和采样周期的依赖关系分析  43-47
  4.3 本章小结  47-48
5 结束语  48-50
致谢  50-51
参考文献  51-53
附录  53

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 飞行控制系统与导航 > 飞行控制
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