无人机是一种无人驾驶飞行器,它既可以利用无线电遥控设备进行手摇操纵飞行,也可以利用机载计算机与导航设备进行自主飞行。与有人机相比,无人机具有机动性能好,对起降环境要求低,生存能力强等优点,无人机技术已成为世界各国飞行器领域研发的热点。无人机整个工作过程包括发射、任务飞行和回收三个阶段。目前,无人机的发射和自主飞行技术已经相对成熟,而回收仍是无人机技术发展的重难点。本论文在总结无人机回收技术相关领域发展概况的基础上,针对某固定翼轮式无人机,对其自主着陆过程进行剖析,从动力学建模、飞行性能分析、自主着陆策略制定及航迹规划、自主着陆控制器设计、系统数字仿真和半物理试验等方面展开了具体的研究。随着飞行控制技术的发展和传感器精度的提高,轮式自主着陆已成为中大型无人机进行回收的主要方式。轮式自主着陆具体是指无人机依靠导航系统和机载计算机对无人机进行导航与控制,实现无人机安全平稳着陆在跑道上的过程。与有人机轮式着陆相比,无人机轮式着陆大大降低了对跑道的要求;与无人机其它回收方式相比,轮式着陆接地过载小,对无人机机体和机内设备破坏性小,这样既可以缩短再次起飞的准备时间,同时延长无人机的使用寿命。无人机近地下滑飞行过程中气动参数变化较大,并且风场对着陆点的位置也会产生影响。无人机着陆接地后要进行减速滑停,使无人机沿着跑道中心线滑跑可以降低对跑道宽度的要求。因此,自主着陆下滑飞行的平稳性、着陆位置的精准性和减速滑停横侧向纠偏的高效性均对飞行控制系统设计提出了严格的要求。本课题以地速、下沉率和横向侧偏距为控制目标,应用内模控制原理,分别设计了着陆飞行纵向内模控制器、着陆飞行横向内模控制器和着陆滑跑横侧向内模控制器,并通过仿真验证了控制器的有效与合理性。考虑到内模控制器存在响应特性和鲁棒特性相互冲突的问题,在内模控制的基础上应用自适应控制原理,构成自适应内模控制器,再次分别设计了着陆飞行纵向、着陆飞行横向和着陆滑跑横侧向控制器,其中内模滤波参数的自调整与被控模型参数的估计同时改善了系统的动态特性和鲁棒特性。通过非线性数字仿真,在顺逆风6m/s和横侧风10m/s的条件下,自主着陆飞行达到了前后向落点误差30m和横侧向落点误差3m的范围内。在初始偏置条件设置为2m和5°或8m/s的横向风场条件下,减速滑停过程达到了横向侧偏距小于1m,航向角偏差小于5°的范围内。最后,在阐述半物理试验原理的基础上开展了半物理测试,复现了系统数字仿真自主着陆过程的结果,验证了系统功能的完整性和协调性。