垂直起降倾转四旋翼机过渡阶段控制问题研究

发布时间：2020-09-24 06:32

　　倾转旋翼机由于其无需跑道而又有较大的运载量和巡航速度优点而备受关注。相较于二旋翼机,倾转四旋翼机的运载量和巡航速度有更大的优势。但由于有四个可倾转旋翼,控制系统设计时并不是直升机与固定翼飞机控制的简单叠加,尤其是过渡阶段非线性因素影响更为突出。为实现四旋翼机的平稳过渡,本文对过渡阶段的控制系统进行设计研究。首先明确四旋翼机过渡阶段的飞行原理,分别建立了垂直起降倾转四旋翼飞机直升机模式下和短舱倾转模式的动力学模型,并建立四旋翼机纵向运动的小扰动模型。确定短舱倾转阶段选用定高转换方案,制定俯仰姿态和拉力操纵方案,并推导出速度与短舱倾角关系,绘制出走廊曲线。然后通过采集的实验数据确定各执行机构及其驱动器开环传递函数,设计直升机模式下俯仰通道和速度回路的控制律,并进行校正,实现飞机平稳前飞达到初始转换速度。短舱倾转模式下分为两个阶段,首先是短舱倾角较小,升降舵和周期变矩双操纵面共同控制,随后短舱角逐渐增大周期变距控制退出仅由升降舵单独控制。据此设计短舱倾转模式下俯仰姿态的控制律,由于参数较多且相互影响,故采用粒子群算法整定控制系统参数。最后设计控制系统的硬件结构,选取以ADuc7026为核心芯片的控制器,并选用合适的传感器、执行机构等,设计电路搭建飞机模型。编写控制律程序和各个接口间程序。调试所设计的控制系统,调试结果表明所设计控制系统满足初始要求,可实现平稳过渡。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：V249;V275.1
【部分图文】：

逆火,轰炸机,超音速

争夺世界霸主。军用飞机作为军事力量的重要组成部分，苏联不断提升战机性能。其“逆火式”超音速轰炸机如图1-1 所示，其航程可达六千英里[1]，苏军米-24 武装直升机如图 1-2 所示，在战场中表现出的战斗力更是让美国惊讶。然而美国却没有选择与苏联在战斗机性能上决一胜负，而是选择开发一种新型飞行器，即倾转旋翼飞行器[2]。图 1-1 “逆火式”超音速轰炸机图 1-2 前苏联米-24 武装直升机倾转旋翼飞机是新型飞机，他既可以像横列式直升机一样垂直起降和悬停，克服了固定翼飞机需要跑道的难题，又可以通过将短舱旋转 90 度，像涡轮螺旋桨飞机一样快速巡航，相较于直升机，由于有机翼机身增大，有更大的运载能力。这

武装直升机,前苏联

苏两国投入大量人力物力用以发展军事力量，争夺世界霸主。军用飞机作为军力量的重要组成部分，苏联不断提升战机性能。其“逆火式”超音速轰炸机如1-1 所示，其航程可达六千英里[1]，苏军米-24 武装直升机如图 1-2 所示，在战场表现出的战斗力更是让美国惊讶。然而美国却没有选择与苏联在战斗机性能上一胜负，而是选择开发一种新型飞行器，即倾转旋翼飞行器[2]。

鱼鹰,运输机,旋翼机

韩两国将举行名为“关键决心·鹞鹰”的军”V-22 号倾转旋翼机作为作战运输机，如图经历多次试飞事故，但仍坚持发展，技术已在军演中扮演重要角色。倾转二旋翼机的技阔。

【参考文献】