倾转四旋翼飞行控制律设计与验证

发布时间：2017-11-05 20:19

  本文关键词：倾转四旋翼飞行控制律设计与验证

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【摘要】：倾转四旋翼无人飞行器是一种将四旋翼飞行器和固定翼飞机融合在一起的新型无人飞行器,它兼具四旋翼无人飞行器与固定翼无人飞行器的各项优点,其扩大了飞行器的飞行包线,并增加了航程和航时。它既可以像四旋翼一样在空中悬停、向任意方向飞行,也可以像固定翼飞机那样以较高的速度做远程飞行。但是这种倾转四旋翼飞行器和普通倾转旋翼机一样,其飞行控制问题仍是国内外研究的重点和难点。本文在对国内外研究成果的分析以及对比国内外相近机型的飞行控制解决办法的基础上,针对本课题组自主研发的无人飞行器做出如下分析研究。首先,通过对倾转四旋翼飞行器特性进行分析,建立了倾转四旋翼飞行器的六自由度运动方程,推导了旋翼、机翼、机体、操纵面等部件的气动力表达式;在Matlab/Simulink仿真环境中建立倾转四旋翼飞行器的飞行仿真模型,采用control toolbox工具箱中的工具进行配平和特征根计算,通过验证特征根变化趋势来验证数学模型的正确性。其次,计算出倾转四旋翼飞行器的四旋翼模式、第一次倾转模式、第二次倾转模式和固定翼模式的某配平点,结合内外回路反馈结构分别对四种模式进行姿态、位置等的控制律设计,并通过根轨迹和时域的变化曲线验证控制律设计的有效性。最后,基于APM开源飞控的软硬件基础,与课题组合作建立了适合倾转四旋翼飞行器的飞行控制软硬件系统,并组装出一架样机,且对其进行了成功试飞。结果表明,本文对新构型倾转四旋翼飞行器探索的飞行控制律具有良好的响应能力,能够满足自主研发的无人飞行器预期要求。
【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】：V249.1

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本文编号：1145732