直升机技术论文提纲

论文题目：舰载无人直升机自主回收控制技术研究

摘要：舰载无人直升机作为一种新型的飞行平台已成为未来大型水面舰艇的必要配备。但是要想实现舰载无人直升机的大规模实际应用,舰上自主回收是其必须要解决的关键技术问题。本文主要从以下方面对该问题展开了研究。论文首先分析了着舰问题的成因并参照有人直升机着舰规范,基于自主回收的三步分段策略——“轨迹切入”、“悬停跟进”、“快速着舰”设计了回收导引、制导与控制的整体研究方案。其次,在模型和飞行性能分析的基础上,设计了舰载回收的飞行模态以及各个通道控制律,提出了一种基于Dubins的最优动态回收切入轨迹设计和实现方法,并针对着舰段甲板扰动运动,采用超前网络和甲板运动预估算法相结合的方法解决了着舰“静息期”快速降落控制。最后,针对舰载无人直升机回收控制仿真的需求,分别设计实现了基于Matlab/Simulink的快速仿真验证环境、基于Xplane的实时“等效”视景着舰仿真环境以及半物理仿真环境。并仿真验证了所设计的回收控制律、回收动态轨迹以及着舰降落等的控制效果。

关键词：舰载无人直升机;着舰回收;轨迹规划;控制技术

学科专业：导航、制导与控制

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 舰载无人直升机发展现状

1.2.2 无人直升机控制技术研究现状

1.2.3 着舰导引与助降系统技术现状

1.3 研究对象及基础

1.4 研究目标及关键技术

1.4.1 返场轨迹规划与跟踪技术

1.4.2 甲板运动预估及补偿技术

1.5 论文章节安排

第二章 自主回收问题分析与方案设计

2.1 引言

2.2 着舰问题描述

2.2.1 有人直升机着舰过程及规范

2.2.2 直升机着舰问题的特殊性

2.3 影响因素分析

2.3.1 风扰动影响

2.3.2 舰船运动影响

2.3.3 舰船尾流影响

2.4 分析总结与整体方案设计

2.4.1 精确导引方案

2.4.2 飞行控制方案

2.4.3 返场轨迹规划方案

2.4.4 自动着舰实施方案

2.4.5 仿真验证方案

2.5 本章小结

第三章 数学建模与特性分析

3.1 引言

3.2 无人直升机着舰坐标系

3.2.1 坐标系定义

3.2.2 坐标系转换关系

3.3 样例无人直升机建模

3.3.1 旋翼气动模型

3.3.2 安定面气动模型

3.3.3 机身气动模型

3.3.4 运动学方程

3.3.5 对象特性分析

3.4 本章小结

第四章 舰载无人直升机飞行控制律

4.1 引言

4.2 飞行模态设计

4.3 纵向通道控制律

4.3.1 俯仰增稳控制

4.3.2 纵向速度/位移控制

4.4 横向通道控制律

4.4.1 滚转增稳控制

4.4.2 侧向速度/位移控制

4.5 尾桨通道控制律

4.5.1 尾桨通道控制结构

4.5.2 尾桨通道控制参数

4.6 总距通道控制律

4.6.1 总距通道控制结构

4.6.2 总距通道控制参数

4.7 本章小结

第五章 返场近舰轨迹规划与跟踪

5.1 引言

5.2 直升机返场轨迹跟踪的特殊性

5.3 直升机返场轨迹规划

5.3.1 Dubins轨迹规划基本原理

5.3.2 返场路径设计与模态调度

5.4 轨迹跟踪控制及仿真

5.4.1 直飞轨迹跟踪

5.4.2 转弯轨迹跟踪

5.4.3 下滑轨迹跟踪

5.4.4 速度过渡轨迹跟踪

5.5 本章小结

第六章 基于甲板预估补偿的自动着舰

6.1 引言

6.2 需求分析

6.3“静息期”设计与预估

6.3.1“静息期”指标设计

6.3.2 基于AR模型的预估器设计

6.4 着舰段控制实施策略

6.4.1 悬停跟进段控制策略

6.4.2 着舰段控制策略

6.5 本章小结

第七章 着舰回收仿真平台搭建与验证

7.1 引言

7.2 常用仿真验证平台局限性

7.3 基于Xplane的实时等效着舰仿真平台

7.3.1 舰机仿真通信机制

7.3.2 等效飞行控制软件

7.3.3 X-plane模型定制与数据驱动

7.3.4 舰面测控软件

7.4 仿真验证

7.5 本章小结

第八章 总结与展望

8.1 全文总结

8.2 后续研究工作展望

参考文献

致谢