基于嵌入式控制系统的无人倾转旋翼机控制与试验研究

发布时间：2021-02-05 20:43

　　倾转旋翼机具备直升机垂直起降、低空飞行和空中悬停的特点,也具备固定翼飞机大航程、长航时、巡航速度快和任务载荷大的优势,因此有着广泛应用前景。本文以小型无人倾转旋翼机为研究对象,根据飞行控制系统的要求,完成了包括惯性传感器、导航模块、高精度差分GPS和飞控计算机的嵌入式飞控系统设计,建立了可靠性高、测量精度好的飞行控制系统;在软件上根据任务的优先级,提出了程序的调度时序;采用基于四元数的卡尔曼滤波算法对板载传感器数据进行融合,得到最优估计姿态,并实现了以商用高精度捷联惯导为主、板载传感器为辅的双余度捷联惯导系统。其次,提出小型无人倾转旋翼机在全模式下的操纵策略,采用内外环控制器结构以及控制器切换技术完成了全模式控制律设计,并给出了直升机模式下的自主起降策略;通过数值仿真计算,验证了所设计控制律和操纵策略的可行性。最后,对小型无人倾转旋翼机进行飞行试验,数据表明所设计的角速率控制器、姿态控制器、高度控制器和位置控制器能达到预期的控制效果;在直升机模式下进行了差分高度信号丢失、捷联惯导系统切换和自主起降的飞行试验。试验结果表明,应急情况处理流程、自主导航定位的测量精度和飞行轨迹跟踪控制律能够... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

尾部着陆XFV-1

固定旋翼飞机SikorskyS-72

图 1. 3 倾转旋翼原形验证机 XV-3 图 1. 4 倾转旋翼验证机 XV-15贝尔直升机公司为了全面掌握倾转旋翼机的飞行技术，在验证机的基础上又研制了 X如图 1.4 所示，该机在技术上和机体布局上较 XV-3 有了很大的提高，采用了两台涡轴发动旋翼桨叶采用了大负扭的桨叶外形设计，起落架设计了前三点可进行收放的起落架[5]。通XV-15 验证机的飞行实验，提供了大量试飞实验数据，并且对该机型的性能和适用环境有

【参考文献】：
期刊论文
[1]倾转旋翼飞行器的建模和操纵分配策略[J]. 夏青元,徐锦法,金开保.  航空动力学报. 2013(09)
[2]倾转旋翼机飞行力学特性[J]. 沙虹伟,陈仁良.  航空动力学报. 2012(04)
[3]倾转旋翼机过渡段控制器的μ综合设计方法[J]. 孙杰,杨军.  飞行力学. 2008(03)
[4]倾转旋翼机过渡段最优飞行控制系统设计[J]. 凡永华,杨军,赖水清,徐敏.  飞行力学. 2007(01)
[5]自抗扰控制器及其应用[J]. 韩京清.  控制与决策. 1998(01)

博士论文
[1]无人倾转旋翼机飞行控制研究[D]. 郭剑东.南京航空航天大学 2013



本文编号：3019548