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无人机的自主着陆经过多年来的发展,已经相对成熟,然而关于无人机的高精度定点着陆的研究却相对较少。本文选择无人机的高精度定点着陆作为主要研究内容,搭建了基于飞思卡尔MPC5554的飞行平台,用以实现无人机的高精度定点着陆,并对其关键技术进行研究。 本文的主要工作和成果如下所述。 首先,构建基于飞思卡尔MPC5554的飞控系统。为满足高精度定位要求,配置了DGPS(位置精度20厘米)和可靠的数传;为了减小空间配置了微型航向姿态参考系统(AHRS)。 其次,对无人机进行数学建模。根据描述无人机运动的十二元一阶常微分方程和CFD计算的气动数据建立南强号无人机的非线性数学模型,并选取特征状态点在下进行配平和线性化,得到了用于控制律设计的线性数学模型。 然后,针对南强号无人机的高精度着陆环节,设计控制结构和控制律。在纵向设计了满足结构约束和落点精度的下滑轨迹,横侧向以待飞距的解算精度为前提设计了合理的过弯方案,并设计了高精度的高度控制和航迹控制。 最后,用南强号无人机以设计合理的试飞方案进行外场试飞实验,实时调整控制参数,并实现了模拟舰载机等角下滑、阻拦索辅助着陆的高精度定点着陆。 最终的数据分析表明南强号无人机在本次实验的落点精度完全符合落点前向偏差小于10米,落点侧向偏差小于1米的设计要求。这说明本文所研究的无人机高精度定点下滑的方案是实际可行的。