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摘要本文以某型固定翼无人机为研究对象，主要研究了基于常规PID和智能PID的无人机

飞行控制律的设计问题，首先，建立了无人机的六自由度数学模型，并运用小扰动线性化方

法和系数冻结法分别建立了无人机纵向与横侧向系统的线性化方程:其次，介绍了一些常用

的PID控制器参数整定法和智能PID控制的基本思想，作为飞行控制律设计的理论基础:再次，

分别采用常规PID和智能PID进行了纵向系统与横侧向系统控制的设计，并针对不同空域的

一些典型的状态点进行了大量的仿真研究。仿真结果表明，我们所设计的常规PID控多数情

况下能满足要求，智能PID控制器则具备更强的鲁棒性，能适应不同空域中更多的状态点。

关键词:无人机，常规PID（自动控制），智能PID（自动控制），飞行控制律，无人机飞控系

统的仿真研究

前言:

无人机(缩写为UAV)又称“空中机器人”，是一种动力驱动、机上无人驾驶、可重复使用的

航空器的简称UAV”。它大体上是由无人机载体、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的。根据无人机的结构、飞行时间、飞行距离或

执行任务的性质等特点我们可以把它划分成不同种类。从总体结构来看，无人机有固定翼、

垂直旋翼、倾斜旋翼、旋翼/固定翼之分;根据活动半径和续航时间，无人机可大体分为近程、

短程、中程和远程四类;根据用途，我们又可以把无人机分为军用和民用两大类。无人机是

1917年由英国首先研制成功的。虽然它问世已久，但直到加世纪50年代才得到了真正的发

展。当时世界各国空军开始大量装备无人机，将其作为空靶使用。此后，美国率先研制成

功无人驾驶侦察机，并开始用于越战。到了80年代，无人机得到了更为广泛的应用。在198

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等任务。在科索沃战争中，美国及北约盟国总共使

用了近300多架无人机当开路先锋，用于中低空侦察和长时间战场监视、电子对抗、战况

评估、目标定位集气象资料、营救飞行员和散发传单等任务。在美国对阿富汗的反恐战争

中，无人机更是大显身手，成了追捕拉登及其基地成员的有效兵器，尤其是对基地组织成

员发动的空袭，开创无人机运用的先河。新世纪之初，无人机的发展进入了一个崭新的时

代各种性能各异、技术先进、用途广泛的新型机种如长航时无人机、战斗无人机和微型无

人机等不断涌现。2001年，美国的“全球鹰”中空长航时无人机完成了越洋飞行，创造了

航程和飞行时间的世界记录。“捕食者”中空长航时无人机在美对阿富汗的空袭中，首次挂

载了导弹对阿富汗的地面目标进了实弹攻击，从而开创了无人机执行对地攻击任务的先例。

近年来，无人机的使用范围已拓展至军事、民用和科研三大领域:在军事上，可用于侦察监

视、通信中继、电子对抗、火力制导、战果评估、骚扰诱惑、对地(海)攻击、目标模拟和

早期预警等;在民用上，可用于大地测量、城市环境检测、地球资源勘测和森林防火、农业

勘测、交通、民用导航、环境保护、边境巡逻与控制、自然灾害的监视与救援等;在科研上，

可用于大气研究、气象观测、对核生化污染区的采样与监控、新技术新设备和新飞行器的

试验验证等。无人机广泛的应用价值，尤其是在军事上的重要性己得到了世界各国的高

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度重视，这里侧重讲军事无人机

无人机的布局方案：