题目：无人机无动力返场及着陆的航迹规划与控制

随着客户对无人机系统设计要求的不断提高，针对飞行过程中可能发生的异常情况设计特定的飞行管理系统和飞行控制系统是很有必要的。发动机停车是可能出现的异常情况中最危险的一种，为了避免因此而造成的不必要损失，本论文旨在针对无动力无人机设计合理的返场与着陆的航迹规划方案及相应的飞行控制方案，确保无人机在能够安全着陆的条件下在指定的机场跑道上安全着陆。目前对于无人机的无动力返场与着陆的研究尚属空白，所以本论文参考了航天飞机的航迹规划方法来进行无人机的无动力返场与着陆航迹规划，在飞行控制系统设计上则沿用了无人机的传统控制方法。航迹规划方案分为两种。在基于滑模控制思想的航迹规划方案中，首先控制无人机飞行至离线设计的轨迹面上，然后沿着其上的一条轨线飞行至HAC圆柱附近，再盘旋转弯穿过下滑窗口，最后经过下滑和拉平在跑道上着陆；在基于变螺距螺旋线的航迹规划方案中，首先控制无人机飞行至跑道对称平面内，然后在线设计一系列螺旋线作为参考轨迹，控制无人机跟踪这一参考轨迹到达下滑窗口，穿过下滑窗口之后的着陆过程与第一种方案相同。第一种方案适用于初始能量不足的情况，第二种方案适用于初始能量足够大的情况。在飞行控制系统的设计上采用了PID控制方法，当需要最小化能量消耗时采用动压控制系统和航迹方位角控制系统，当需要跟踪参考轨迹时采用高度控制系统和侧偏距控制系统。