题目：无人机自动着陆的精确控制与仿真研究

随着无人机在军事和民用领域内的广泛应用，无人机的研制在世界范围内蓬勃发展。下滑着陆阶段是飞行事故的多发段，也是决定飞行任务成败的关键阶段，因而对无人机自动着陆控制系统的设计与研究显得尤为重要。本文首先对无人机的发展史和特点进行了详细的介绍。建立了无人机非线性运动方程，并对非线性方程进行了线性化处理，得到了下滑着陆段无人机线性运动方程。分析了无人机运动的自然特性，探讨了下滑着陆段的控制方案，特别是对横侧向轨迹和姿态控制律进行了深入研究，对不同形式的控制律进行了对比分析。详细说明了线性二次型输出反馈调节器、线性二次型指令跟踪器和线性二次高斯型/回路传函恢复(LQG/LTR)等设计方法的理论及相关算法。运用线性二次型指令跟踪器的设计方法对无人机航向角和侧偏距控制律进行了设计和仿真，并取得了良好的效果。在实际设计的基础上讨论了线性二次型设计中存在的问题，研究了线性二次型改进设计方法，采用输出反馈约束和引入时间加权项的方法可以在一定程度上改善设计效果。利用LQG/LTR的方法进行了滚转角控制系统的设计，实现了不同控制通道之间的解耦控制。针对基于目标回路完全恢复方法设计出的控制器容易造成控制输入信号饱和的缺点进行了改进设计，取得了比较满意的效果。线性二次型问题中加权阵的选取是一个试凑的过程，比较繁复，采用满意优化理论和遗传算法对线性二次型设计方法中的加权阵进行寻优求解，在实际运用中取得了良好的效果。 最后，考虑无人机的系统随机因素和随机干扰的影响，运用蒙特卡罗方法对所设计的飞行控制律进行仿真验证。对各种随机因素进行了分析和建模，在飞行控制系统中加入各种随机因素进行了蒙特卡罗仿真。针对加入各种随机因素的蒙特卡罗仿真结果，对控制方案进行了必要的改进设计，改进后的控制方案可以很好的实现无人机在强侧风干扰存在情况下的精确着陆。