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无人机航迹跟踪控制方法研究

吴国强

   无人机在民用和军用领域都有越来越广泛的应用,无人机的发展也引起了各国的重视,而航迹跟踪控制在无人机飞行过程中的作用尤为重要,能够进一步改善无人机的动态性能,为无人机能够安全地、高效地完成各项任务提供了有力保障。针对于此,本文对无人机的航迹跟踪控制方法进行了研究,并对其进行了大量的仿真分析。 首先,为了方便对无人机进行分析,本文介绍了所用的各个坐标系以及各个坐标系之间的转换关系。通过分析无人机所受的力及力矩,建立了无人机的6DOF数学模型,在此基础上,应用小扰动线性化的基本理论,对无人机分别进行纵向和横侧向的线性化处理,为本文后续对无人机航迹跟踪控制的研究奠定了基础。 其次,本文对经典PID和BP神经网络PID控制算法进行了研究,对传统BP神经网络PID控制算法进行了改进,进一步改善了其自适应能力,并分别将两种控制方法应用在了无人机的航迹跟踪控制中。然后对无人机的纵向航迹跟踪控制和横侧向航迹跟踪控制分别进行了设计研究,在设计过程中,通过“先内后外”的设计原则,即先设计航迹跟踪的内回路——姿态(俯仰姿态或倾斜姿态)控制,然后在此基础上设计航迹跟踪的外回路。同时,进行了大量的仿真分析,结果显示本文设计的航迹跟踪控制能够很好的跟踪纵向或横侧向偏差。 最后,本文设计了无人机航迹跟踪仿真平台,能够通过三维仿真的效果更加形象的演示无人机的航迹跟踪过程。同时,针对无人机在既有纵向偏差又有横侧向偏差的情况,本文通过纵向和横侧向加权的方法进行航迹跟踪,而后,对无人机航迹跟踪分别进行了纵向和横侧向不同权值情况下的综合仿真,对各仿真结果进行了比较分析。……   
[关键词]:无人机;航迹跟踪;飞行控制;PID;BP神经网络PID;仿真
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:哈尔滨工程大学2010年