基于流場感知的小型飛行器姿態控制

作者：朱蘇朋,符文星,楊軍,孫文桃

摘要：小型飛行器由于外形尺寸等限制很難實現理想的姿態控制,而自然界中的鳥類卻可以完成高質量的飛行,原因是它們能夠獲得自身周圍的氣流信息。受這些自然現象的啟發,設計了一個基于流場感知的小型飛行器姿態控制系統。通過流場感知的氣流信息(壓力和剪應力)可以計算出氣動力和力矩。建立了一種小型飛行器的非線性三軸姿態動力學模型,將力矩信息引入姿態運動,然后利用非線性模型預測控制來設計姿態控制器。與傳統的控制方法相比,這種新型控制方法不需要從氣動實驗獲得的先驗信息,所用的參數都是由在線測量得到的數據計算得出的,因此能及時感知外界環境變化并減少響應時間。仿真結果表明,該控制方法可以提高小型飛行器在復雜流場環境下姿態控制系統的性能。

發文機構：西北工業大學航天學院

關鍵詞：小型飛行器姿態控制流場感知非線性模型預測控制Small aircraftsAttitude controlFlow field perceptionNonlinear model predic-tive control

分類號： V249.1[航空宇航科學與技術—飛行器設計]