兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (3): 718-727.doi: 10.12382/bgxb.2021.0450
收稿日期:
2022-05-12
上线日期:
2022-06-20
通讯作者:
作者简介:
![]() |
孙昊(1991—),男,副研究员,硕士生导师,研究方向为翼伞系统的建模与控制。E-mail: sunh@nankai.edu.cn; |
![]() |
孙明玮(1972—),男,教授,博士生导师,研究方向为飞行器制导与控制和非线性优化。E-mail: smw_sunmingwei@163.com; |
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陈增强(1964—),男,教授,博士生导师,研究方向为智能预测控制与智能优化计算、复杂系统建模优化与控制。E-mail: chenzq@nankai.edu.cn |
基金资助:
SUN Hao(), SUN Qinglin(
), SUN Mingwei(
), CHEN Zengqiang(
)
Received:
2022-05-12
Online:
2022-06-20
摘要:
翼伞回收系统由柔性伞衣和所回收负载组成,存在对着陆场要求低、飞行安全稳定、可雀降无损着陆等独特优势,在无人机回收、物资空投等军用及航空航天领域都发挥着不可替代的重要作用。翼伞回收系统依靠柔性伞衣提供升力,但伞衣存在复杂的非线性动力学特性,导致其控制难度较传统刚性飞行器更高。针对该问题,基于部分假设,通过对柔性伞衣和系统负载间的相互作用进行动力学分析,建立翼伞回收系统的简化动力学模型。基于自抗扰控制技术设计水平控制器与归航策略,实现随机初值条件下的翼伞高精度归航,从任意初始位置及角度将无人机精确地运输至目标位置。飞行测试结果表明:所建立的动力学模型可为翼伞的实际飞行实验提供仿真调试环境,实现控制器参数调节;在15次翼伞归航控制实验中,翼伞系统的平均归航落点误差为21.9 m。
孙昊, 孙青林, 孙明玮, 陈增强. 随机初值条件下基于翼伞的无人机回收方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(3): 718-727.
SUN Hao, SUN Qinglin, SUN Mingwei, CHEN Zengqiang. Parafoil-based UAV Recovery System Under Random Initial Conditions[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(3): 718-727.
编号 | 初始高度 | 初始误差 | 着陆误差 | |
---|---|---|---|---|
20201114-1 | 90.4 | 100.3 | 22.5 | |
20201114-2 | 119.7 | 195.2 | 28.1 | |
20201114-3 | 130.4 | 101.3 | 24.5 | |
20201115-1 | 80.1 | 133.4 | 27.4 | |
20201115-2 | 125.8 | 198.9 | 18.9 | |
20201115-3 | 116.3 | 210.6 | 42.5 | |
20201115-4 | 102.2 | 187.0 | 11.6 | |
20201115-5 | 111.2 | 211.4 | 24.7 | |
20201115-6 | 58.8 | 152.5 | 8.5 | |
20201115-7 | 84.1 | 229.3 | 19.5 | |
20201115-8 | 75.2 | 231.9 | 19.3 | |
20201115-9 | 107.2 | 269.8 | 16.6 | |
20201116-1 | 286.1 | 239.5 | 33.5 | |
20201116-2 | 210.7 | 247.5 | 5.2 | |
20201116-3 | 266.7 | 258.1 | 26.2 |
表1 飞行实验结果
Table 1 Flight test results m
编号 | 初始高度 | 初始误差 | 着陆误差 | |
---|---|---|---|---|
20201114-1 | 90.4 | 100.3 | 22.5 | |
20201114-2 | 119.7 | 195.2 | 28.1 | |
20201114-3 | 130.4 | 101.3 | 24.5 | |
20201115-1 | 80.1 | 133.4 | 27.4 | |
20201115-2 | 125.8 | 198.9 | 18.9 | |
20201115-3 | 116.3 | 210.6 | 42.5 | |
20201115-4 | 102.2 | 187.0 | 11.6 | |
20201115-5 | 111.2 | 211.4 | 24.7 | |
20201115-6 | 58.8 | 152.5 | 8.5 | |
20201115-7 | 84.1 | 229.3 | 19.5 | |
20201115-8 | 75.2 | 231.9 | 19.3 | |
20201115-9 | 107.2 | 269.8 | 16.6 | |
20201116-1 | 286.1 | 239.5 | 33.5 | |
20201116-2 | 210.7 | 247.5 | 5.2 | |
20201116-3 | 266.7 | 258.1 | 26.2 |
[1] |
|
[2] |
韩雅慧, 杨春信, 肖华军, 等. 翼伞精确空投系统关键技术和发展趋势[J]. 兵工自动化, 2012, 31(7):1-7.
|
|
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
doi: 10.1016/j.ast.2020.105778 URL |
[8] |
doi: 10.1109/ACCESS.2019.2943496 |
[9] |
doi: 10.1109/Access.6287639 URL |
[10] |
doi: 10.1177/0954410016688925 URL |
[11] |
doi: 10.1016/j.ast.2020.106400 URL |
[12] |
doi: 10.1016/j.cja.2019.04.001 URL |
[13] |
doi: 10.1016/j.cja.2017.06.003 URL |
[14] |
doi: 10.1109/TSMC.6221021 URL |
[15] |
doi: 10.2514/1.12251 URL |
[16] |
doi: 10.2514/1.59782 URL |
[17] |
doi: 10.1109/Access.6287639 URL |
[18] |
高峰, 郭锐, 丰志伟, 等. 翼伞系统5段归航轨迹优化研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(5):1025-1033.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.022 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.022 |
|
[19] |
doi: 10.1016/j.cja.2016.04.003 URL |
[20] |
doi: 10.1016/j.ast.2018.08.008 URL |
[21] |
doi: 10.1007/s11071-014-1690-9 URL |
[22] |
doi: 10.1109/TIE.2008.2011621 URL |
[23] |
doi: 10.1109/TIE.2021.3050372 URL |
[24] |
doi: 10.1109/Access.6287639 URL |
[1] | 马悦萌, 王琳玮, 邵春涛, 周荻, 王永海. 襟翼控制的欠驱动飞行器自抗扰/鲁棒控制系统设计[J]. 兵工学报, 2023, 44(5): 1251-1266. |
[2] | 高雨轩, 侯远龙, 高强, 侯润民. 机载光电跟踪系统的自抗扰与快速非奇异终端滑模组合控制方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(4): 1071-1085. |
[3] | 宋金超, 赵良玉. 自旋火箭弹横滚隔离系统的自抗扰控制[J]. 兵工学报, 2022, 43(7): 1510-1518. |
[4] | 赵春明, 焦胜海, 王晓飞, 姚跃民, 黄朝东. 柔性充气空间飞行器姿态控制系统设计[J]. 兵工学报, 2022, 43(6): 1346-1354. |
[5] | 张文清, 邹佳运, 张小川, 韩梅, 邹司宸. 具有全向控制的水下碟形滑翔机自抗扰控制[J]. 兵工学报, 2022, 43(3): 626-636. |
[6] | 刘安民, 高峰, 张青斌, 袁天保, 张国斌. 基于多项式混沌展开方法的翼伞飞行不确定性[J]. 兵工学报, 2021, 42(7): 1392-1399. |
[7] | 高峰, 郭锐, 丰志伟, 揭锦亮, 张青斌. 翼伞系统5段归航轨迹优化研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(5): 1025-1033. |
[8] | 陈尔康, 廖欣, 高长生, 荆武兴. 考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模[J]. 兵工学报, 2018, 39(11): 2159-2171. |
[9] | 徐秋坪, 常思江, 王中原. 滑翔制导炮弹非线性自抗扰过载控制器设计[J]. 兵工学报, 2017, 38(7): 1273-1281. |
[10] | 谢克峰, 张合, 刘善增, 李豪杰. 海上柔性并联平台空间动力学建模与分析[J]. 兵工学报, 2017, 38(3): 512-519. |
[11] | 李殿起, 段勇. 用跟踪微分器实现机器人自抗扰控制[J]. 兵工学报, 2016, 37(9): 1721-1729. |
[12] | 高庆玉, 唐乾刚, 张青斌, 丰志伟. 空间绳网二级发射模式动力学分析[J]. 兵工学报, 2016, 37(4): 719-726. |
[13] | 李伟, 杨刚, 陈腾飞, 韩崇伟. 某全闭环操瞄系统的火炮身管指向控制研究[J]. 兵工学报, 2015, 36(9): 1811-1818. |
[14] | 郑颖, 马大为, 姚建勇, 胡健. 火箭炮两轴耦合位置伺服系统线性自抗扰控制[J]. 兵工学报, 2015, 36(6): 987-993. |
[15] | 万磊, 张英浩, 孙玉山, 李岳明, 何斌. 基于重构容错的智能水下机器人定深运动控制[J]. 兵工学报, 2015, 36(4): 723-730. |
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