无人倾转旋翼机全模式控制律设计及组合导航算法研究

发布时间：2021-09-17 05:21

　　倾转旋翼机结合了直升机和飞机的优点,既有直升机空中悬停和垂直起降的特性,又兼有固定翼飞机高速飞行的性能。然而,旋翼短舱倾转会引起飞行器气动外形变化,特别是过渡飞行模式通道轴间耦合强、操纵舵面冗余,给飞行控制律设计带来了较大的困难。本文以小型无人倾转旋翼机为研究对象,以保证倾转旋翼机能够实现全模式飞行为目标,分析和研究了无人倾转旋翼机飞行控制律设计和基于低成本传感器的组合导航算法等关键技术。首先,采用机理建模的方法,建立了倾转旋翼机各部件的气动力和力矩模型,根据牛顿第二定律和动量矩定理得到倾转旋翼机的六自由度动力学方程,建立了倾转旋翼机的非线性飞行动力学数学模型,为全模式飞行控制律设计提供模型基础。其次,设计了无人倾转旋翼机的全模式飞行控制律。针对倾转旋翼机过渡过程中操纵面冗余、通道耦合严重的问题,对飞行器在过渡模式下的舵面分配策略以及控制通道切换策略进行了研究,设计了基于自抗扰控制方法的姿态控制器。根据飞行控制的特点,将自抗扰控制器的结构进行了优化,减少了扩张状态观测器的阶数,采用跟踪微分器的微分输出作为姿态角速率指令,简化了姿态控制器的结构。通过仿真,验证了自抗扰控制的精确性、稳定性... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

XV-3倾转旋翼机

南京航空航天大学硕士学位论文图 1.3）是第一架相较于传统直升机实现高速性能的倾转旋翼解决 XV-3 存在的一些问题而研制的。XV-3 的发动机安装在从机身输送到翼尖转子的驱动轴，传输系统消耗了大量的功率舱内，直接与旋翼转子连接，相比于 XV-3，装机功率增加近 相差不大，最大起飞重量达到 6000kg，最大速度可达 557k

图 1.3 XV-15 倾转旋翼机，伊朗人质危机期间鹰爪行动的失败，突显出美国国防部对于新型远程需求。1981 年，美国国防部启动了“多军种先进垂直起降飞机（Joint-sing Experimental, JVX）”项目。1983 年，Bell Helicopter 与 Boeing 公司ing V-22 鱼鹰倾转旋翼机[10]（图 1.4）。1989 年，V-22 完成首次试飞，经修改之后，V-22 于 2007 在美国海军陆战队服役，2009 在美国空军开始阿富汗、利比亚和科威特的运输和医疗行动中。


本文编号：3398049