小型无人直升机飞行控制方法研究与实现

发布时间：2016-11-08 16:52

  本文关键词：基于计算摄影的运动模糊图像清晰化技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

《上海交通大学》 2013年

小型无人直升机飞行控制方法研究与实现

刘文化  

【摘要】：小型无人直升机具有高度的灵敏度与准确性，它能垂直起降，自由悬停，可沿于多种复杂飞行剖面的航路进行飞行。凭借自身的特性，小型无人直升机在军用和民用方面都有着广泛的应用。 论文主要研究小型无人直升机的飞行控制方法，包括直升机旋翼盘的标定方法，并通过分析直升机的高度、姿态、位置、航向、风场等信息，设计了具有针对性的辨识姿态中值及非线性滞环、多通道耦合下的控制方法、风场扰动下的控制方法。 论文的主要研究内容和贡献如下： （1）研究了直升机的空气动力学特性，分析了直升机的飞行原理，重点分析了直升机总距、俯仰、侧滚如何影响其飞行特性，并在此基础上介绍了直升机的刚体六自由度模型。 （2）针对CCPM型直升机的工作原理，论文设计了直升机旋翼盘系统的局部线性标定方法，即通过标定矩阵的线性转换，，实现了舵机信号与旋翼盘的角度转换计算。该标定方法误差小，较好地实现了旋翼盘系统的自动标定。 （3）辨识姿态中值及非线性滞环。直升机在飞行过程中，姿态角度与机体加速度呈非线性关系，并且存在漂移及死区的问题。论文通过分别分析直升机俯仰角度与纵向加速度，侧滚角度与横向加速度的对应关系，设计了辨识姿态中值与姿态死区的方法，并且提出姿态角度与加速度之间存在滞环。 （4）实现了多通道耦合下的控制方法。直升机在飞行过程中，垂直加速度会随俯仰、侧滚的变化而有所损失，造成高度的起伏。论文分析了总距角度与垂直加速度的近似关系，并根据俯仰、侧滚的变化量实时地调整总距控制量，使飞行控制系统能够对总距进行超前控制，从而实现对高度的有效补偿。为了评估该总距补偿方法，论文设计了仿真实验。 （5）分析了风场扰动下的控制方法。风场对直升机飞行影响非常复杂。论文分析了小型无人直升机的总距角度与垂直加速度的近似关系，通过判断当前的总距量与垂直加速度是否符合该关系，可以实时地监测风场的影响。论文重点讨论了抑制水平恒定风的方法。 本文所涉及数据，均来自实时与互操作实验室的亚拓700E与亚拓600E自主飞行控制平台，通过论文中所设计的控制方法，进一步地提高了该小型无人直升机飞行控制的稳定性与准确性。

【关键词】：
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：V275.1;V249.1
【目录】：

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