倾转旋翼无人飞行器飞行控制器研究与设计
发布时间：2021-08-15 22:02
倾转旋翼无人飞行器相当于固定翼无人飞行器和四旋翼无人飞行器的结合体。在不同飞行状态使用不同的动力系统,既可以垂直起降也可以高速平飞,与直升机和固定翼、四旋翼飞行器相比在机动性、飞行速度、执行任务效率上具有极大优势,在民用和军用领域应用前景广阔。本文主要对倾转旋翼无人飞行器飞行控制器进行研究和设计,建立飞行控制器的Matlab/Simulink仿真模型并进行仿真研究。主要研究内容如下:（1）飞行器空气动力学建模。分析飞行器各部件组成及相互影响关系,选择适当的控制参数,尽量克服固定翼与四旋翼、机身间的相互干扰,分析不同飞行状态下固定翼阻力,通过线性拟合的方法研究四旋翼转速与升力间的关系,建立飞行器各部分空气动力学模型;（2）不同飞行模式下飞行控制算法研究。根据建立的空气动力学模型,对飞行稳定性展开研究,设计飞行器直升、过渡、平飞三种模式下串级PID飞行控制算法,通过在Matlab/Simulink仿真实验,验证了三种模式下的飞行控制算法的可行性;（3）飞行器控制系统设计。根据设计的飞行器三种模式下的飞行控制算法,依据仿真结果及相关参数进行飞行器的硬件系统选型和软硬件设计,并通过飞行实验验证...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞行器执行任务图
西安建筑科技大学硕士学位论文4队或者88964N的物体，空机重量达147410N，在1999年被美国应用在海军作战。如图1.2（b）所示。（a）（b）图1.2国外的倾转旋翼飞行器2003年贝尔公司研制出外观及参数与XV-15相似的民用倾转旋翼飞行器BA-609，BA-609可最大承载71171N的重量，旋翼半径为7.9米。美国的两款倾转旋翼无人飞行器和可变旋翼飞行器[10]以及停—折叠旋翼[11]的飞行器也在研制当中。希腊派图拉斯大学在2013年针对日本千叶大学的倾转旋翼无人机模型，提出基于分阶段建模预测对无人机过渡阶段实现控制[12]。这种建模方法的输入量是飞行器的四个旋转旋翼转速，分析中忽略掉尾翼和副翼对飞行器飞行状态的影响。飞行器飞行中不同的转角可以建立不同的数学模型，各个不同转角模型最终获得飞行器的全局非线性模型，根据倾转旋翼无人飞行器不同转角阶段非线性模型进行分析，运用模型状态预测的方法可对飞行器下一阶段的飞行状态预测。HQ-20和HQ-50组成如图1.3所示。（a）（b）图1.3HQ-20和HQ-50组成2016年美国LatitudeEngineeringLLC.公司研制HQ-20和HQ-50两种倾转旋翼无人飞行器，如图1.3（a）和1.3（b）所示，HQ-20机身由碳纤维材料、工程塑料以及轻木材料等多种材料组成，机身重11kg，平飞模式速度最快为74km/h，
HQ-20和HQ-50组成
【参考文献】：
期刊论文
[1]共轴双旋翼气动特性数值仿真研究[J]. 杨海涛,夏巍,刘悦,胡淑玲. 机械科学与技术. 2020(02)
[2]仿昆扑翼微飞行器电磁驱动电路设计与制造[J]. 吴彬彬,张卫平,邹阳,王晨阳,孙浩,陈畅. 传感器与微系统. 2019(01)
[3]无人倾转旋翼机过渡模式舵面分配及自抗扰控制[J]. 王东升,郭剑东,浦黄忠. 电光与控制. 2019(04)
[4]舰载无人机横侧向着舰控制律设计[J]. 张杨,吴文海,汪杰. 航空学报. 2017(S1)
[5]旋翼固定翼可切换飞行器概念研究[J]. 牛培行,陈炳发. 机械设计与制造工程. 2017(05)
[6]四旋翼飞行器PID控制器设计与仿真[J]. 袁太平,尹显明. 冶金自动化. 2017(S1)
[7]自主飞行固定翼无人飞行器运动姿态分析[J]. 王洪洋,李德宝,徐兴国,姜秀梅,陈荣昕. 自动化应用. 2016(08)
[8]四旋翼飞行器悬停状态姿态控制建模与仿真[J]. 陈航科,张东升,盛晓超,王凯. 计算机仿真. 2013(11)
[9]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)
[10]基于优化算法的倾转旋翼准定常气动模型[J]. 吴大卫,李书. 航空动力学报. 2013(04)
硕士论文
[1]倾转旋翼飞行器建模及仿真研究[D]. 张友伟.沈阳航空航天大学 2018
[2]轻型固定翼飞机飞行仿真建模与系统开发[D]. 郭大鹏.沈阳航空航天大学 2018
[3]倾转四旋翼飞行器飞控系统设计[D]. 黄凯.南京航空航天大学 2018
[4]基于倾转翼飞机垂直起降阶段的姿态控制研究[D]. 江稳.南昌航空大学 2017
[5]无人共轴倾转旋翼飞翼机飞行动力学建模与控制研究[D]. 宁承威.南京航空航天大学 2015
[6]无人倾转旋翼机飞行力学建模与姿态控制技术研究[D]. 沙虹伟.南京航空航天大学 2007
[7]倾转旋翼飞机过渡模式动力学建模与控制研究[D]. 朱源.南京航空航天大学 2005
本文编号：3345013
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞行器执行任务图
西安建筑科技大学硕士学位论文4队或者88964N的物体，空机重量达147410N，在1999年被美国应用在海军作战。如图1.2（b）所示。（a）（b）图1.2国外的倾转旋翼飞行器2003年贝尔公司研制出外观及参数与XV-15相似的民用倾转旋翼飞行器BA-609，BA-609可最大承载71171N的重量，旋翼半径为7.9米。美国的两款倾转旋翼无人飞行器和可变旋翼飞行器[10]以及停—折叠旋翼[11]的飞行器也在研制当中。希腊派图拉斯大学在2013年针对日本千叶大学的倾转旋翼无人机模型，提出基于分阶段建模预测对无人机过渡阶段实现控制[12]。这种建模方法的输入量是飞行器的四个旋转旋翼转速，分析中忽略掉尾翼和副翼对飞行器飞行状态的影响。飞行器飞行中不同的转角可以建立不同的数学模型，各个不同转角模型最终获得飞行器的全局非线性模型，根据倾转旋翼无人飞行器不同转角阶段非线性模型进行分析，运用模型状态预测的方法可对飞行器下一阶段的飞行状态预测。HQ-20和HQ-50组成如图1.3所示。（a）（b）图1.3HQ-20和HQ-50组成2016年美国LatitudeEngineeringLLC.公司研制HQ-20和HQ-50两种倾转旋翼无人飞行器，如图1.3（a）和1.3（b）所示，HQ-20机身由碳纤维材料、工程塑料以及轻木材料等多种材料组成，机身重11kg，平飞模式速度最快为74km/h，
HQ-20和HQ-50组成
【参考文献】：
期刊论文
[1]共轴双旋翼气动特性数值仿真研究[J]. 杨海涛,夏巍,刘悦,胡淑玲. 机械科学与技术. 2020(02)
[2]仿昆扑翼微飞行器电磁驱动电路设计与制造[J]. 吴彬彬,张卫平,邹阳,王晨阳,孙浩,陈畅. 传感器与微系统. 2019(01)
[3]无人倾转旋翼机过渡模式舵面分配及自抗扰控制[J]. 王东升,郭剑东,浦黄忠. 电光与控制. 2019(04)
[4]舰载无人机横侧向着舰控制律设计[J]. 张杨,吴文海,汪杰. 航空学报. 2017(S1)
[5]旋翼固定翼可切换飞行器概念研究[J]. 牛培行,陈炳发. 机械设计与制造工程. 2017(05)
[6]四旋翼飞行器PID控制器设计与仿真[J]. 袁太平,尹显明. 冶金自动化. 2017(S1)
[7]自主飞行固定翼无人飞行器运动姿态分析[J]. 王洪洋,李德宝,徐兴国,姜秀梅,陈荣昕. 自动化应用. 2016(08)
[8]四旋翼飞行器悬停状态姿态控制建模与仿真[J]. 陈航科,张东升,盛晓超,王凯. 计算机仿真. 2013(11)
[9]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)
[10]基于优化算法的倾转旋翼准定常气动模型[J]. 吴大卫,李书. 航空动力学报. 2013(04)
硕士论文
[1]倾转旋翼飞行器建模及仿真研究[D]. 张友伟.沈阳航空航天大学 2018
[2]轻型固定翼飞机飞行仿真建模与系统开发[D]. 郭大鹏.沈阳航空航天大学 2018
[3]倾转四旋翼飞行器飞控系统设计[D]. 黄凯.南京航空航天大学 2018
[4]基于倾转翼飞机垂直起降阶段的姿态控制研究[D]. 江稳.南昌航空大学 2017
[5]无人共轴倾转旋翼飞翼机飞行动力学建模与控制研究[D]. 宁承威.南京航空航天大学 2015
[6]无人倾转旋翼机飞行力学建模与姿态控制技术研究[D]. 沙虹伟.南京航空航天大学 2007
[7]倾转旋翼飞机过渡模式动力学建模与控制研究[D]. 朱源.南京航空航天大学 2005
本文编号：3345013
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