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1、中圖分類(lèi)號(hào)：TP273論文編號(hào)：102870315-S122學(xué)科分類(lèi)號(hào)：081101碩士學(xué)位論文小型高速無(wú)人機(jī)及其協(xié)同編隊(duì)控制技術(shù)研究研究生姓名沈佩珺學(xué)科、專(zhuān)業(yè)控制理論與控制工程研究方向復(fù)雜系統(tǒng)研究指導(dǎo)教師王道波教授南京航空航天大學(xué)研究生院自動(dòng)化學(xué)院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchontheControlTechnologiesofSmallHig
2、h-speedUAVandCooperativeFormationFlightAThesisinControlTheoryandControlEngineeringByShenPeijunAdvisedbyProf.WangDaoboSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch，2015承諾書(shū)本人聲明所呈交的碩士學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，
3、論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書(shū))作者簽名：日期：摘要隨著無(wú)人機(jī)的小型化、高速化，小型高速無(wú)人機(jī)正以它獨(dú)有的特點(diǎn)在軍事乃至民用領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的功能作用。多無(wú)人機(jī)協(xié)同編隊(duì)飛行，可提高無(wú)人機(jī)完成任務(wù)的效率，在軍事和民用方面擁有廣闊的應(yīng)用前景，正在受到愈來(lái)愈廣泛的關(guān)注。本文以實(shí)驗(yàn)
4、室某型小型高速無(wú)人機(jī)為研究對(duì)象，開(kāi)展了無(wú)人機(jī)整體的數(shù)學(xué)建模，編隊(duì)運(yùn)動(dòng)建模，研究了小型高速無(wú)人機(jī)的控制律設(shè)計(jì)以及其在編隊(duì)飛行時(shí)的編隊(duì)控制設(shè)計(jì)，進(jìn)行了控制律設(shè)計(jì)的仿真試驗(yàn)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。首先，采用六自由度十二階微分方程進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，接著進(jìn)行線性化和通道解耦。基于線性化后的模型進(jìn)行了橫縱向的操穩(wěn)特性分析。其次，針對(duì)無(wú)人機(jī)的編隊(duì)運(yùn)動(dòng)，分析了無(wú)人機(jī)在編隊(duì)飛行過(guò)程中所受外界干擾因素的影響，分別對(duì)基本編隊(duì)運(yùn)動(dòng)以及受渦流氣動(dòng)干擾下的編隊(duì)運(yùn)動(dòng)分別進(jìn)行建模。對(duì)兩種建模方式下進(jìn)行仿真分析氣動(dòng)干擾對(duì)編隊(duì)飛行的影響。然后，針對(duì)研究對(duì)象慣性小、阻尼小、
5、控制難等特點(diǎn)對(duì)內(nèi)環(huán)回路進(jìn)行控制律設(shè)計(jì)。針對(duì)編隊(duì)飛行時(shí)所受外界影響大，提出了一種改進(jìn)的魯棒伺服LQR控制方法，該方法將魯棒伺服LQR控制和模型參考自適應(yīng)控制結(jié)合起來(lái)，使系統(tǒng)獲得良好的控制性能。最后，研究了同一水平面內(nèi)的無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行的隊(duì)形控制器的設(shè)計(jì)。用自適應(yīng)控制方法分別對(duì)氣動(dòng)干擾結(jié)構(gòu)已知而參數(shù)未知以及外界干擾結(jié)構(gòu)未知而函數(shù)值有界這兩種情況進(jìn)行編隊(duì)飛行控制設(shè)計(jì)，隊(duì)形控制器的控制效果通過(guò)仿真得到了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)，小型高速，協(xié)同編隊(duì)，魯棒LQR，模型參考，自適應(yīng)iAbstractAstheminiaturizationandh
6、igh-speedofunmannedaerialvehicle,smallhigh-speedunmannedaerialvehicleplaysamoreandmoreimportantroleinmilitaryandcivilfieldwithitsuniquecharac-teristics.Multipleunmannedaerialvehiclescooperativeformationflight,whichcanimprovetheeffi-ciencyoftheunmannedaerialvehiclest
7、ocompletethetask,haveabroadapplicationprospectinmil-itaryandcivilianandhavebeenattractingmoreattention.Basedonacertaintypeofsmallhigh-speedunmannedaerialvehicleinthelaboratory,thisthesisoutlinestheresearchobject’smathematicalmodeling,cooperativeformationflightmodeli
8、ng.Thisthesisalsofocusesonsmallhigh-speedun-mannedaerialvehicle’scontrollawdesignanditsformationflightcontroldesign.Thethesisdoesthesimula
