翼伞空投技术是目前世界各国广泛应用的精确空投技术,其优越的飞行性能使得翼伞空投系统在各个领域都得到了空前的发展。本文采取理论分析与实验仿真相结合的方式,针对翼伞空投系统的动力学建模、敏感性分析、轨迹规划及轨迹跟踪问题进行了比较深入的研究。首先,根据翼伞系统的飞行特性,将翼伞和空投物视为一个刚体,建立了六自由度动力学模型,推导了质心移动与绕质心转动的标量方程,并仿真分析了翼伞系统的滑翔、转弯及雀降三种基本运动形态。其次,对翼伞系统在飞行过程中受到的影响因素进行敏感性分析。主要考虑了空投物质量偏差、空投状态偏差、气动参数偏差、风速偏差、大气密度偏差和重力加速度偏差对翼伞系统落点精度的影响,并采用蒙特卡洛方法进行落点分布模拟仿真。然后,采用改进的粒子群优化算法对翼伞系统的归航轨迹进行最优规划。确定翼伞系统在无风和有风条件下的空投可行域,对翼伞系统采用等半径转弯机动的方式计算轨迹,并引入地形威胁建模;针对粒子的位置选取,设计了水平坐标x-y法和角度-长度法两种规划方案,并分别仿真验证了两种规划方案的轨迹合理性。最后,将滑模控制引入翼伞系统的轨迹跟踪控制中。利用横向轨迹误差法将三维跟踪问题转化为二维跟踪问题,将其作为滑模面的设计标准,采用指数趋近律作为滑模控制器的控制律,并仿真验证了无风条件下和有风条件下的翼伞系统跟踪性能。本文针对翼伞空投系统开展的相关研究工作,为实际空投工程提供了参考思路及理论依据,具有一定的理论意义和工程价值。