范林飞，王道波，刘孝成

(南京航空航天大学 自动化学院，江苏 南京 210016)

0 引言

本文设计的新型矢量推力无人机，通过操纵气动舵面出舵量和改变左右发动机推力轴线的方向来控制飞机的飞行姿态。所谓矢量推力技术，指的是通过喷管等装置改变发动机推力线的方向，从而将发动机推力沿轴向、法向和侧向进行分解，实现飞机的俯仰、滚转和偏航。两种控制结合起来能非常有效地改善飞机的操纵性。传统固定翼无人机单独依靠气动舵面偏转来控制无人机的状态，这种控制方式不适用于低速无人机，当飞机飞行速度较慢时，这种控制方式就显得较为乏力。本文在这种传统控制的基础上，加入矢量推力技术，设计了控制器，经过控制分配后无人机的动态性能和操纵性以及飞行品质大大提高。

1 新型推力矢量固定翼无人机结构设计及各模块功能介绍

如图1所示，所设计的无人机整个系统分为两大模块：以TMS320F28335处理器为核心，结合了多种传感器以及执行机构，用于通信数据的接收和发送，解析飞行数据的飞控系统；另外一个模块为地面监测系统，主要用于接收从飞机上下传的飞行参数，在界面上显示供操纵者观测。

图1 无人机整体系统图

1.1 机载设备

该无人机机载设备主要有陀螺(IMU)、GPS、通讯电台动力电池和气压高度表等。其中陀螺和GPS是无人机的核心机载设备，在控制回路中作为传感器将飞机的姿态信息和位置信息反馈至输入端，从而实现无人机闭环控制[1]。……