无人机快速着陆控制律设计及仿真验证

在无人机着陆优化控制的研究中,由于在快速着陆过程中无人机速度与下沉率不断上升的问题,故控制律需要对轨迹进行精确跟踪并在着陆过程末端增加俯仰角,减小下沉率。在控制律设计过程中,提出了鲁棒伺服LQR(RSLQR)和比例-积分-微分(PID)控制方法。首先根据快速着陆轨迹线,设计了以C*为控制变量的鲁棒伺服控制律,然后在C*控制律的基础上,利用PID方法设计了无人机高度及高度变化率控制律,并在非线性环境下进行了仿真。仿真结果表明,上述着陆控制律可以引导无人机沿所设计的轨迹线着陆,并在着陆末端可以减小下沉率,增大俯仰角,鲁棒性强,控制精度高。仿真结果为无人机快速着陆的研究提供科学依据。

无人机地面动力学建模及分析

在无人机地面运动优化控制的研究中,由于无人机地面运动有缓冲器等非线性系统存在,地面受力情况比较复杂,使地面滑跑产生偏差。首先以某型无人机为研究对象,分别对其在地面滑跑的起落架支撑力、纵向摩擦力及侧向摩擦力进行了详细的分析,建立了包含起落架的无人机地面滑跑模型,给无人机地面运动提供了一个近似真实的仿真环境。在全面分析无人机地面滑跑过程的基础上,针对地面滑跑侧向受力的复杂性,提出利用其侧向力与力矩平衡条件,将地面对机轮总的侧向摩擦力合理分配到三轮上,使无人机在无侧滑情况下,地面低速状态时能沿着正确跑道滑行,不发生偏航。Matlab/Simulink上对模型进行仿真验证,仿真结果表明地面模型正确,符合用于对无人机地面滑跑段控制设计的要求,为无人机地面运动优化控制提供了原理依据。