无人倾转旋翼机快速控制原型技术研究

发布时间：2017-11-01 00:17

  本文关键词：无人倾转旋翼机快速控制原型技术研究

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【摘要】：倾转旋翼机是一种新构型飞行器,具有直升机和固定翼的双重特点,倾转旋翼机的飞行控制技术一直是无人倾转旋翼机研究的关键技术之一。随着对自动飞行功能要求越来越高,控制算法越来越复杂,传统的飞行器控制系统设计方法越来越不能满足现代飞行器控制系统的设计要求。快速控制原型技术基于通用接口的高计算能力的硬件平台和代码自动生成技术,可以非常高效的创建控制器快速原型并进行控制律验证,提高控制系统的开发效率。本文以无人倾转旋翼机飞行控制系统为研究对象,基于CompactRIO进行快速控制原型技术研究。首先分析了样例无人倾转旋翼机的动力学特性,然后针对倾转旋翼机过渡飞行模式特性,采用动态逆控制结合PID的控制方法设计了倾转旋翼机全包线飞行控制律,采用合理的切换策略保证了倾转旋翼机全模式的稳定飞行;根据倾转旋翼机飞行控制律设计要求,确定了倾转旋翼机的快速控制原型总体方案,并根据方案进行机载航电设备选型,建立了无人倾转旋翼机快速控制原型;利用LabVIEW开发了基于CompactRIO的快速控制原型的传感器数据采集程序和舵机控制程序;利用LabVIEW的控制设计和仿真模块快速搭建全包线控制算法;开发了快速原型控制台程序,并进行快速控制原型的控制律验证,为倾转旋翼机的成功试飞奠定了基础。
【关键词】：无人倾转旋翼机 飞行控制系统 快速控制原型 LabVIEW CompactRIO
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V279;V249.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 快速控制原型技术概述15-17
• 1.2.1 快速控制原型开发原理15-16
• 1.2.2 快速控制原型国内外发展现状16-17
• 1.3 NI快速控制原型概述17-19
• 1.3.1 LabVIEW18
• 1.3.2 CompactRIO18-19
• 1.4 本文的主要研究内容19-21
• 第二章 无人倾转旋翼机飞行动力学与飞行控制21-42
• 2.1 无人倾转旋翼机飞行动力学分析21-31
• 2.1.1 无人倾转旋翼机模型21-23
• 2.1.2 倾转旋翼机飞行动力学模型配平23-25
• 2.1.3 倾转旋翼机稳定性分析25-26
• 2.1.4 倾转旋翼机操纵响应分析26-31
• 2.2 飞行控制律设计31-40
• 2.2.1 旋翼操纵控制器设计31-33
• 2.2.2 舵面操纵控制器设计33-38
• 2.2.3 倾转旋翼机全包线控制仿真38-40
• 2.3 本章小结40-42
• 第三章 基于CompactRIO的无人倾转旋翼机快速原型方案42-51
• 3.1 无人倾转旋翼机飞行控制系统42-43
• 3.1.1 机载系统42-43
• 3.1.2 地面系统43
• 3.2 快速控制原型方案43-50
• 3.2.1 CompactRIO硬件平台44-46
• 3.2.2 传感器模块46-49
• 3.2.3 执行机构和控制台49-50
• 3.3 本章小结50-51
• 第四章 快速控制原型控制和数据采集51-68
• 4.1 LabVIEW串口通信51-52
• 4.1.1 VISA串口通信51-52
• 4.1.2 串口扩展模块的串口通信52
• 4.2 快速控制原型传感器数据采集和舵机控制52-67
• 4.2.1 KS109数据采集52-55
• 4.2.2 差分GPS数据采集55-60
• 4.2.3 MTi-G数据采集60-65
• 4.2.4 舵机控制65-66
• 4.2.5 模块化驱动程序66-67
• 4.3 本章小结67-68
• 第五章 快速控制原型实现及实验68-75
• 5.1 快速控制原型实现68-69
• 5.2 快速控制原型实验69-74
• 5.2.1 控制台程序开发69-70
• 5.2.2 快速控制原型实验70-74
• 5.3 本章小结74-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 论文工作总结75
• 6.2 未来工作展望75-77
• 参考文献77-80
• 致谢80-81
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文81

【参考文献】

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本文编号：1124409