● 摘要
随着无人机在军用、民用等领域的广泛使用，其飞行任务也日益复杂化，而起飞和着陆阶段是无人机飞行的关键阶段，并且至今仍是制约无人机在恶劣环境中生存能力的薄弱环节，因此也是发展无人机的关键技术之一。如何提高起飞与着陆的性能，成为国内外无人机研制中的重中之重。本文对轮式起降无人机的飞行控制技术开展了研究，对其关键技术进行了深入分析和仿真研究，主要包括：
(1)建立无人机数学模型。首先分析无人机起降过程中的受力情况，同时考虑地面效应影响，建立包括起落架特性及差动刹车特性在内的无人机非线性全量数学模型。其次，基于小扰动线性化原理得到线性化模型。
(2)分析无人机轮式起飞过程，将起飞过程分为地面滑跑段和爬升至安全高度段。提出自动起飞控制方案，设计基于经典控制理论的自动起飞纵向和横侧向控制器，利用Matlab辅助设计工具完成控制律参数设计。
(3)分析无人机轮式着陆过程，将着陆过程分为下滑段、拉平段和地面滑跑段。首先基于粒子群优化算法设计无人机广义着陆轨迹；其次，设计基于经典控制理论的常规自动着陆控制系统，利用Matlab辅助设计工具完成控制律参数设计；最后，考虑常规控制系统在抗干扰性能方面的缺陷，采用模糊控制方法设计自动着陆控制系统，利用遗传算法实现控制律参数优化。自动着陆模糊控制系统在拉平段可实现纵向升降速度和俯仰角的协调控制，横侧向滚转角、侧偏距和侧偏速度的协调控制，从而进一步提高无人机着陆的安全性。
本文对无人机轮式起降控制技术进行了系统的研究，并基于Matlab软件搭建轮式起降仿真平台进行仿真验证。仿真结果表明所设计的控制系统能实现对象无人机的自动轮式起降，并能有效抑制起降过程中的相关因素扰动。本文研究成果对无人机轮式起降工程实现具有重要参考价值。