无人机飞行控制系统仿真研究本科生毕业论文【最新】.doc

1 绪 论 本章先主要介绍了无人机进无人机的特点，国内外研究现状和发展趋势及这篇文章的主要内容安排。 1.1无人机概述 无人机即无人驾驶飞机也称为遥控驾驶飞行器是机上没有驾驶员，靠自身程序控制装置操纵，自动飞行或者由人在地面或母机上进行遥控的无人驾驶飞行器，在它上面装有自动驾驶仪、程序控制系统、遥控与遥测系统、自动导航系统、自动着陆系统等，通过这些系统实现远距离控制飞行。无人机大体上由无人机载体、地面站设备(无线电控制、任务控制、发射回收等起降装置)以及有效负荷三部分组成。 由于无人机具有低成本、零伤亡、可重复使用和高机动等优点,因此深受世界各国军队的广泛欢迎，近年来得到了快速发展。对于无人机而言，其自动飞行控制系统的设计是至关重要的，它的优劣程度直接影响到无人机各项性能(包括起飞着陆性能、作业飞行性能、飞行安全可靠性能、系统的自动化性和可维护性等)。因此，研究无人机的自动飞行控制技术具有十分重要的现实意义，尤其是在军事上的重要性己经得到国内外的高度重视，而无人机飞行控制系统是无人机能够安全、有效地完成复杂战术战略使命的基本前提，因此迫切需要加强该领域的研究工作。 自30年代国外首次采用无线电操纵的模型飞机作为靶机以后，无人机的发展十分迅速。40年代，低空低速的小型活塞式靶机投入使用。50年代出现了高亚音速和超音速高性能的靶机，世界各国空军开始大量装备无人机作为空靶。60年代以后，随着微电子技术、导航与控制技术的发展，一些国家研制了无人驾驶侦察机，美国率先研制成功无人驾驶侦察机，并开始用于越战。无人机受到越来越多国家的青睐，发展迅猛。在1982年的中东战争中以色列在贝卡谷地交战中，用“侦察兵”和“猛犬”无人机诱骗叙军的地空导弹的制导雷达开机，侦查获取了雷达的工作参数并测定了其所在位置。无人机的飞速发展是在海湾战争后，以美国为首的多国部队的无人机在海湾战争中成功地完成了战场侦察、火炮校射、通信中继和电子对抗任务。无人机的研制成功和战场运用，揭开了以远距离攻击型智能化武器、信息化武器为主导的“非接触性战争”的新篇章，由此引发了无人机及其飞行控制研究的热潮。 美国、英国、法国、德国、以色列、澳大利亚等国都针对这个领域投入了相当的研究力量。究其原因，用无人机替代有人驾驶飞机可以降低生产成本，便于运输、维修和保养，而且不用考虑人的生理和心理承受极限。未来无人机在军事和民事上都有广泛的应用前景。在军事领域，采用无人机进行作战和侦察，可以减少人员的伤亡，还能具有超高过载的机动能力。在民用领域，无人机可以完成资源勘测、灾情侦察、通信中继、环境监测等繁重重复或具有一定危险的任务。无人机按其用途和性能确定其属性和全称，如靶标无人机、侦察无人机、无人诱饵机、电子对抗无人机、攻击无人机、战斗无人机长航时无人机、超音速无人机、微型无人机、无人直升机等。 中国无人机的研究始于50年代后期，1959年已基本摸索出安2和伊尔28两种飞机的自动起降规律。60年代中后期投入无人机研制，形成了“长空”1靶机、无侦5高空照相侦察机和D4小型遥控飞机等系列并以高等学校为依托建立了无人机设计研究机构，具有自行设计与小批生产能力。中国生产的各种型号的无人机，基本上满足了国内军需民用，并且逐步走向国际市场。 无人机在现代战争中逐渐替代有人机得到大力发展和广泛应用,与它自身的优点是分不开的它与有人驾驶飞机相比具有以下特点 (1) 重量轻尺寸小据统计世300多种无人机 (不包括由有人机改成的无人机中66.9%的起飞重量不超过200kg77.4%的重量500kg以内, 起飞重量大2000kg的不到10%，没有超过10000kg的而有人驾驶军用飞机起飞重量均10000kg以上有的甚至超过60000kg无人机的最大尺寸(除了长续航时间飞行器之外)一般不会超过10一半以上最大尺寸在 5m 以下而有人驾驶飞机的最大尺寸一般在12m以上 (2)费用低中小型无人机价格范围都在万～10万美元之间其中有24 %的无人机在万美元以下65%的在万～40万美元之间而且有不少小型无人机在万美元以下相比之下价值几百万到几千万的有人驾驶军用飞机的价格要高很多另外在驾驶员培训和燃料消耗方面,无人机也比有人机低很多 (3) 机动性高无人机不需要考虑人的承载能力过载可以大于±有必须考虑人的承载能力使机动性受到限制 (4) 隐蔽性好无人机尺寸小结构设计时可大面积采用雷达反射特征与红外辐射特征小的材料制造,在结构与总体布局上可采取 隐形 措施在小发动机上可采取消音措施 (5) 适应性强无人机的发射比较简单灵便多样可由地面,舰艇发射或母机携带至空中发射在地面发射时可由固定式或活动式发射装置发射滑跑起飞距离一般不超过300m而有人机起飞滑跑距离在1000m以上并且对跑道的要求