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《自適應(yīng)引導(dǎo)長(zhǎng)度的無(wú)人機(jī)航跡跟蹤方法.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、2017年7月第43卷第7期北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJuly2017V01．43NO．7http：／／bhxb．buaa．edu．cajbuaa@buaa．edu．caDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2016．0522自適應(yīng)引導(dǎo)長(zhǎng)度的無(wú)人機(jī)航跡跟蹤方法李樾1’2，陳清陽(yáng)1’+，侯中喜1(1．國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)航天科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)沙410073；2．海軍航空工程學(xué)院飛行器工程系，煙臺(tái)264001)摘要：為保證無(wú)人機(jī)安全穩(wěn)定的飛行，實(shí)現(xiàn)高精度的航跡跟蹤，基于引導(dǎo)點(diǎn)的
2、非線性制導(dǎo)算法，提出了一種引導(dǎo)長(zhǎng)度自適應(yīng)的航跡跟蹤方法。首先建立無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，依此對(duì)非線性的制導(dǎo)算法進(jìn)行理論分析與試驗(yàn)驗(yàn)證，建立無(wú)人機(jī)飛行速度與引導(dǎo)長(zhǎng)度之間的關(guān)系。之后引出引導(dǎo)長(zhǎng)度自適應(yīng)的航跡跟蹤方法，詳細(xì)討論方法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程。最后通過(guò)各種情況下的仿真對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證所提出方法的有效性。仿真結(jié)果表明，所提出的方法能較精確地跟蹤各種復(fù)雜航跡，同時(shí)在較大的初始偏差和航路點(diǎn)臨時(shí)切換的情況下能穩(wěn)定、快速地收斂到期望航跡，更好地滿足各種實(shí)際飛行任務(wù)的需求。關(guān)鍵詞：航跡跟蹤；無(wú)人機(jī)；非線性制導(dǎo)方法；引導(dǎo)長(zhǎng)度自適應(yīng)；高精度中圖分類號(hào)：V249．122+．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—5965
3、(2017)07-148l一10無(wú)人機(jī)具有重量輕、成本低和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，已成為世界許多國(guó)家的研究熱點(diǎn)‘11。在無(wú)人機(jī)的相關(guān)研究中，航跡跟蹤是無(wú)人機(jī)安全飛行、完成飛行任務(wù)的基礎(chǔ)。在航跡跟蹤的過(guò)程中，必須綜合考慮無(wú)人機(jī)的跟蹤精度與自身穩(wěn)定性，以保證無(wú)人機(jī)的安全性和追蹤的可靠性‘2。1。無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)作為無(wú)人機(jī)的“大腦”，是機(jī)上設(shè)備進(jìn)行操縱指令傳遞、舵面運(yùn)動(dòng)控制的所有裝置和部件的總和“。目前對(duì)飛行器控制系統(tǒng)的研究，主要有2種實(shí)現(xiàn)方式：一類實(shí)現(xiàn)方式將飛行器控制系統(tǒng)進(jìn)行分解，分為外環(huán)制導(dǎo)與內(nèi)環(huán)控制2個(gè)回路；另一類實(shí)現(xiàn)方式將整個(gè)控制系統(tǒng)統(tǒng)一求解，是一種綜合式的方式。綜合各種因素，目前采用較多的
4、仍然是第l類實(shí)現(xiàn)方式∞。。在分層設(shè)計(jì)的飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，針對(duì)外環(huán)的制導(dǎo)回路，目前主要的幾種航跡跟蹤算法包括：基于比例、微分、積分(PID)控制的跟蹤算法、視場(chǎng)制導(dǎo)算法、純視場(chǎng)跟蹤(PLOS)算法、向量場(chǎng)算法以及非線性制導(dǎo)方法等。其中，文獻(xiàn)[6]將PID控制器與微分幾何制導(dǎo)算法相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一套完整的控制系統(tǒng)，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證；文獻(xiàn)[7]在經(jīng)典PID控制器的基礎(chǔ)上，研究了融合反向傳播(BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法，提高了無(wú)人機(jī)的自適應(yīng)能力；文獻(xiàn)[8]介紹的視場(chǎng)制導(dǎo)算法可以用于航跡跟蹤，卻無(wú)法有效消除航跡側(cè)偏距；文獻(xiàn)[9]討論了PLOS算法的抗外界擾動(dòng)能力(重點(diǎn)是抗風(fēng)能力)；文獻(xiàn)[
5、10—11]介紹的向量場(chǎng)算法具有很高的跟蹤精度，但因涉及的參數(shù)較多，調(diào)試較復(fù)雜，實(shí)用性一般；文獻(xiàn)[12-13]中討論的非線性制導(dǎo)方法是利用期望航跡上的虛擬目標(biāo)點(diǎn)以及虛擬目標(biāo)點(diǎn)與無(wú)人機(jī)實(shí)際位置之間的“虛擬距離”作引導(dǎo)的跟蹤算法；文獻(xiàn)[14]對(duì)非線性制導(dǎo)方法可跟蹤的航跡進(jìn)行了分析，證明了其通用性；文獻(xiàn)[15]在非線性制導(dǎo)方法的基礎(chǔ)上，考慮制導(dǎo)回路計(jì)算所得的期望側(cè)向加速度指令與無(wú)人機(jī)實(shí)際狀態(tài)之間存在的偏差，并為了補(bǔ)償該收稿日期：2016436．15；錄用日期：2016-09-21；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016—11—1409：09網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．
6、2625．V．20161114．0909．006．html基金項(xiàng)目：中國(guó)博士后科學(xué)基金(2014M562652)}通訊作者：E-mail：chyl982_008@nudt．edu．cn引用格式：李樾，陳清陽(yáng)，侯中喜．自適應(yīng)引導(dǎo)長(zhǎng)度的無(wú)人機(jī)航跡跟蹤方法ⅣJ．北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，43(7)：1481—1490．LJY，CHENQY，HOUZx．PathfollowingmethodwithadaptiveguidancelengthforunmannedaerialvehiclesEJJ．JournalofBeijingUniversityufAeronauticsandAstr
7、onautics，2017，43(7)：1481—1490(inChinese)．1482北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)偏差，在制導(dǎo)回路加入了反饋?lái)?xiàng)，通過(guò)仿真證明了該算法能有效提高跟蹤精度。為了滿足各種實(shí)時(shí)飛行任務(wù)的需求，本文以基于航跡引導(dǎo)點(diǎn)的非線性制導(dǎo)算法為基礎(chǔ)，提出一種引導(dǎo)長(zhǎng)度自適應(yīng)的航跡跟蹤方法。其思想是根據(jù)無(wú)人機(jī)的實(shí)際位置與航向，實(shí)時(shí)解算出利于飛機(jī)平穩(wěn)飛行且能夠高精度跟蹤期望航跡的引導(dǎo)長(zhǎng)度，從而提高非線性制導(dǎo)方法在航跡跟蹤過(guò)程中的靈活
