无人直升机前飞段纵向控制技术研究

发布时间：2020-06-28 12:21

【摘要】：为了进一步完善无人直升机前飞段纵向控制技术,本文分别对高度/速度的协调控制、发动机功率保护的安全控制、直升机模型RotorLib的二次开发进行研究。首先为了实现高度/速度的协调控制。本文首先从操纵性耦合和状态耦合两个方面论证高度和速度的耦合,而后基于纵向周期变距补偿和总距补偿两种方法分别实现高度和速度的协调控制,实现结果表明基于总距补偿的高度/速度协调控制效果略优于基于纵向周期变距补偿的高度/速度协调控制,最终本文通过风干扰以及重心/质量不确定性验证了基于总距补偿的高度/速度协调控制的鲁棒性。其次为了确保飞行安全,提高无人直升机的作业能力,本文进行保护发动机功率方面研究。本文首先分析高度和温度对发动机功率的影响,统计不同飞行状态下的发动机功率需求,而后对发动机功率不足的情形进行仿真分析,最终通过发动机转速触发升降速度自调节的开环控制、发动机转速触发总距和升降速度调节的开环控制、升降速度反馈发动机转速的闭环控制三种方法实现发动机功率保护的安全控制。实现结果表明升降速度反馈发动机转速的闭环控制效果最佳。最后为了进一步完善RotorLib建模方法,本文通过二次开发封装实现了其质量、重心、转动惯量、力四种不确定性功能。同时为了节省购买M语言版本的经费和统一实验室开发环境,本文使用CMEX技术、小扰动原理实现了MATLAB下的配平线性化功能。
【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】：2018
【分类号】：V279;V249.1
【图文】：

无人直升机

第一章绪论1.1 无人直升机概述无人直升机是本文的研究对象。美国从 20世纪 50年代开始展开无人直升机的研制，到 1960年 6 月第一架具备实际应用价值的军用无人直升机 QH-50A 出现[1]。而后 20 年由于未突破技术难点，无人直升机发展处于停滞状态，直到 80 年代，随着信息技术，控制技术以及传感技术的突破无人直升机才真正得以发展。1.1.1 国外无人机现状目前，国外研究和生产无人驾驶直升机的国家主要有美国、俄罗斯、法国、英国等[2]。由于无人直升机技术复杂，目前只有少数几个 1000kg 以下的型号具备实用价值，且大部分又属于500kg 以下的轻型无人直升机。加拿大的哨兵、英国的小精灵和“斯普赖特”、美国的 FireScout(“火力侦察兵”)和蜂鸟、奥地利的 Camcopter(“坎姆考普特”)、加拿大的哨兵、以及俄国的 Ka-137 和“猫头鹰”是比较有代表的无人直升机[1]-[5]。图 1.1 为 Camcopter 和 Fire Scout。

无人直升机

无人直升机前飞段纵向控制技术研究个新的发展阶段。总的来说，目前国内无人直升机虽取得了丰硕的成果，但相对国外仍然存在诸多问题，如性能较差、控制精度不够高、机动性不够强、巡航能力较差、载荷能力弱，自主飞行水平低。图 1.2 为国内较成功的无人直升机 Z5 直升机和 V750 直升机。

【参考文献】