随机初值条件下基于翼伞的无人机回收方法.pdfVIP

第44卷第3期兵工学报Vol.44No.3

2023年3月ACTAARMAMENTARIIMar.2023

DOI：10.12382/bgxb.2021.0450

随机初值条件下基于翼伞的无人机回收方法①

孙昊,孙青林,孙明玮,陈增强

(南开大学人工智能学院，天津300350)

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21.9m。

关键词:翼伞回收系统;精确空投系统;归航控制;自抗扰控制;动力学建模

中图分类号：V249;TP13文献标志码：A文章编号：1000-1093(2023)03-0718-10

Parafoil-basedUAVRecoverySystemUnderRandomInitialConditions

SUNHao,SUNQinglin,SUNMingwei,CHENZengqiang

(CollegeofArtificialIntelligence,NankaiUniversity,Tianjin300350,China)

Abstract:Aparafoilrecoverysystemconsistsofaflexibleparafoilwingandapayload.Ithasunique

advantagessuchaslowrequirementsforlandingground,flightstability,andflaredlanding.Asaresult,

thissystemisindispensableforairdropsuppliesandrecoveryofunmannedaerialvehicles(UAVs).

Consideringthattheparafoilsystemreliesonaflexiblewingforlift,itexhibitscomplicateddynamic

characteristics.Trackingthetrajectoryofsuchaflexibleaircraftismuchmorechallengingthantracking

atraditionalrigidone.Forsolvingthisproblem,thisstudyfirstanalyzestheforcesbetweentheflexible

wingandthepayload,andbuildsanaccuratedynamicmodeloftheparafoilrecoverysystem.Then,

basedontheactivedisturbancerejectioncontroltheo