航向不規則區域作業航線反步法非線性動態逆無人機航路跟蹤製導控製

       為盡可能地減少飛行總距離和多餘覆蓋麵積,節省無人機的能耗和藥液消耗,研究了一種基於作業方向的不規則區域作業航線規劃算法。該算法根據指定的作業、方向,可快速規劃出較優的作業航線,也可在未指定作業方向的情況下,給出某一推薦的作業方向與航線,使整個作業過程能耗和藥耗最優。仿真結果表明,在一塊麵積為983.125 m2的不規則凸五邊形作業區域內,采用該算法進行航線規劃,無人機作業的多餘覆蓋率最低可達到11.5%,而且作業麵積越大,優化效果越明顯,在同樣的地塊進行田間試驗,得到最低多餘覆蓋率為2.8%,證明了該算法的可行性。該研究可為自主作業無人機的航線規劃算法提供參考。

       為實現無人機在大範圍內穩定、精確地跟蹤三維參考航路,基於製導與控製回路獨立設計的思路,提出了一種無人機三維航路跟蹤製導控製方法.在製導外環,引入沿參考航路飛行的虛擬無人機作為向導並利用反步法設計三維航路跟蹤的非線性製導律;在控製內環,以非線性動態逆理論和奇異攝動理論為基礎,設計由機動指令生成器、角度轉換器、慢回路姿態控製器和快回路角速度控製器所組成的飛行控製模塊,對製導外環給出的製導指令進行快速精確地跟蹤.基於Lya-punov穩定性理論證明了無人機航路跟蹤製導控製方法的穩定性.通過對比分析無人機6自由度模型下的三維航路跟蹤仿真,說明所提出的製導控製方法能夠使得無人機精確地跟蹤參考航路,從而驗證了該方法的有效性、合理性。


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