基于鲁棒H∞控制的无人机纵向自动驾驶仪设计*
2021-12-29李勇李树豪党利
现代防御技术 2021年5期
关键词:模型
李勇,李树豪,党利
(郑州航空工业管理学院 航空工程学院,河南 郑州 450046)
0 引言
无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)可以被定义为一种由动力驱动、机上无人驾驶的航空器[1]。固定翼无人机与旋翼无人机相比较,固定翼无人机的升力是由位于机身两侧的固定机翼所产生的,其优点是续航时间长、飞行速度快、飞行效率高和载荷大,缺点是起飞和降落时机场需要有长距离跑道以及不能进行空中悬停等[2]。
飞行控制技术是现代飞行器设计中的关键技术之一。在强劲的军事及民用需求牵引下,无人飞行器技术与飞行控制技术迅速融合,极大推动了无人机的蓬勃发展[3]。无人机已经在军事和民用中得到了广泛应用。军事应用包括侦察、监视(空中、陆地、海上)、边境巡逻和对地打击等。民用应用包括监视、森林防火、航拍及城市地图绘制等。
对无人机能力的日益增长的要求意味着有相当多的用来保证闭环系统稳定性、鲁棒性和性能的先进控制方法正在进行研究,如最优控制、鲁棒控制、非线性控制、智能控制等都是无人机飞行控制非常感兴趣的热点研究领域。
自20世纪50年代以来,根轨迹图、Bode和Nyquist图、频响分析等经典控制器设计技术在航空航天工业的自动飞行控制系统中得到了成功和广泛的应用。当要设计具有高内部耦合的多变量系统的控制器时,经典控制技术是有限的[4]。
在设计飞行控制器之前,必须确定飞机的数学非线性模型,传统上,模型参数是通过风洞试验测量飞机上的气动力和力矩来确定的。……
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