垂起倾转旋翼无人机过渡模式控制系统设计

发布时间：2023-04-16 17:27

　　近年来,科学技术不断进步、发展,无人机市场随之兴起,无人机几乎在以革命性的进步解决现实生活中的实际问题。随着无人机工作环境日益复杂,集旋翼无人机与固定翼无人机优势于一身的垂起倾转旋翼无人机开始承担越来越多的飞行任务。垂起倾转旋翼无人机之所以有这些优势,过渡模式是技术的关键。然而,垂起倾转旋翼机过渡模式的建模和控制问题比较复杂。在倾转过渡模式过程中,针对气动舵面与拉力矢量控制,进行权重的控制分配,并且倾转时径向通道与横向通道存在较强耦合的问题,使得无人机气动力特性在改变的过程中极其复杂,空气动力干扰严重,会降低无人机的动力稳定性。为了使得无人机平稳安全飞行,本文重点研究无人机过渡模式问题。论文主要研究内容如下:首先,根据任务要求,针对无人机的过渡飞行控制展开研究,构建了无人机飞行平台,对机体运动模式进行初步分析,根据系统整体结构,详述了垂起倾转旋翼机在旋翼模式、固定翼模式以及过渡模式下的飞行控制方案。应用刚体六自由度运动学原理,建立了垂起倾转旋翼无人机的动力学模型。其次,介绍了倾转旋翼机的关键技术,针对垂起倾转旋翼无人机平台特性,完成硬件控制系统设计,对不同模式下的操纵逻辑进行阐述。根据...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 垂起倾转旋翼无人机研究现状及分析
        1.2.1 垂起倾转旋翼无人机发展概况
        1.2.2 垂起倾转旋翼无人机建模研究现状
        1.2.3 垂起倾转旋翼无人机控制方法研究现状
    1.3 论文主要研究内容及章节安排
第2章 垂起倾转旋翼无人机总体设计与建模
    2.1 引言
    2.2 垂起倾转旋翼无人机总体设计
    2.3 垂起倾转旋翼无人机过渡模式动力学建模
        2.3.1 常用坐标系
        2.3.2 旋翼空气动力学
        2.3.3 固定翼空气动力学
        2.3.4 运动学及动力学方程
    2.4 无人机六自由度运动学方程
    2.5 本章小结
第3章 无人机硬件结构与倾转路径设计
    3.1 引言
    3.2 垂起倾转旋翼无人机关键技术
        3.2.1 旋翼-机翼的气动干扰问题
        3.2.2 垂起倾转旋翼机的动力学问题
        3.2.3 垂起倾转旋翼机的倾转路径问题
    3.3 垂起倾转旋翼无人机硬件设计
        3.3.1 垂起倾转旋翼无人机硬件系统
        3.3.2 执行机构
    3.4 操纵逻辑
    3.5 倾转路径设计
    3.6 本章小结
第4章 垂起倾转旋翼无人机旋翼模式控制器设计
    4.1 引言
    4.2 旋翼模式飞行控制
        4.2.1 姿态控制方案
        4.2.2 控制分配
    4.3 旋翼模式飞行控制器设计
        4.3.1 PID控制器设计
        4.3.2 自抗扰控制器设计
        4.3.3 稳定性分析
    4.4 仿真验证
    4.5 本章小结
第5章 垂起倾转旋翼无人机过渡模式控制器设计
    5.1 引言
    5.2 过渡模式飞行控制
        5.2.1 飞行控制结构
        5.2.2 基于效率优化的控制分配
    5.3 过渡模式控制器设计
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及其他成果
致谢



本文编号：3791549