本文關(guān)鍵詞：旋翼飛行機械臂控制系統(tǒng)設(shè)計及仿真測試

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【摘要】：旋翼飛行機械臂(rotorcraft aerial manipulator,RAM)系統(tǒng)是一種可進行飛行操作的旋翼無人機,其中包含旋翼飛行器和一個三自由度的飛行機械臂,RAM系統(tǒng)的作用是實現(xiàn)旋翼飛行器在懸停狀態(tài)下對目標物體的自主操作。是一種新概念的用于飛行操作的無人機系統(tǒng)。對于旋翼飛行機械臂系統(tǒng)來說,由于有直升機、機械臂和物體間相互作用的動力學問題,就讓旋翼飛行機械臂系統(tǒng)精確的建模和控制變得較為困難。因此,旋翼飛行機械臂系統(tǒng)能否準確完成操作任務(wù)很大程度上取決于控制系統(tǒng)的準確性。本文研究的主要內(nèi)容是根據(jù)RAM系統(tǒng)的控制要求,設(shè)計基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補償?shù)膭討B(tài)逆自主飛行控制系統(tǒng)。首先對RAM系統(tǒng)進行了整體動力學建模,并依據(jù)“小擾動”原理分析了系統(tǒng)的開環(huán)響應(yīng)特型。然后基于系統(tǒng)的整體動力學模型,根據(jù)動態(tài)逆理論,設(shè)計了系統(tǒng)的姿態(tài)和軌跡控制律,并根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論設(shè)計控制系統(tǒng)誤差補償器,給出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線學習調(diào)整算法。最后利用VS2010軟件編程實現(xiàn)系統(tǒng)控制律算法,并依照ADS-32D飛行品質(zhì)規(guī)范,通過水平垂直飛行與障礙滑雪科目,對控制系統(tǒng)進行了仿真驗證。驗證了姿態(tài)及軌跡控制系統(tǒng)的準確性與可靠性,為下一步試飛做了準備。
【關(guān)鍵詞】：旋翼無人機 飛行機械臂 逆系統(tǒng) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 飛行仿真
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V275.1;V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 旋翼飛行機械臂系統(tǒng)發(fā)展歷史11-14
• 1.1.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2 RAM系統(tǒng)控制方法研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 動態(tài)逆控制理論15
• 1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制15-16
• 1.3 本文研究內(nèi)容16-18
• 第二章 機械臂設(shè)計18-25
• 2.1 機械臂設(shè)計要求18
• 2.2 機械臂系統(tǒng)工作原理及組成18-19
• 2.3 執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計19-22
• 2.3.1 夾持機構(gòu)設(shè)計19-20
• 2.3.2 轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)計20-21
• 2.3.3 收放機構(gòu)設(shè)計21
• 2.3.4 傳感器設(shè)計21-22
• 2.4 驅(qū)動及控制系設(shè)計22-23
• 2.5 機械臂參數(shù)說明23-24
• 2.6 本章小結(jié)24-25
• 第三章 飛行控制系統(tǒng)設(shè)計25-33
• 3.1 RAM系統(tǒng)整體動力學建模25-27
• 3.2 RAM模型開環(huán)響應(yīng)分析27-30
• 3.3 飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)30-32
• 3.3.1 姿態(tài)控制系統(tǒng)31
• 3.3.2 軌跡控制系統(tǒng)31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計33-51
• 4.1 逆系統(tǒng)原理說明33-35
• 4.1.1 逆系統(tǒng)基本原理33
• 4.1.2 逆系統(tǒng)求解33-35
• 4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理35-36
• 4.3 姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計36-45
• 4.3.1 姿態(tài)參考模型37-39
• 4.3.2 旋轉(zhuǎn)動力學逆控制器39-41
• 4.3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)誤差補償器41-45
• 4.4 姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真45-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第五章 軌跡控制系統(tǒng)設(shè)計51-58
• 5.1 平移動力學逆控制器52-53
• 5.2 線性控制器和誤差補償器設(shè)計53
• 5.3 自主軌跡控制系統(tǒng)仿真53-56
• 5.3.1 不加神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補償器54-55
• 5.3.2 加神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補償器55-56
• 5.4 本章小結(jié)56-58
• 第六章 飛控系統(tǒng)仿真實驗58-68
• 6.1 飛行仿真軟件開發(fā)58-60
• 6.1.1 仿真軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計58-59
• 6.1.2 自主飛行仿真軟件59-60
• 6.2 無人機機動飛行仿真60-66
• 6.2.1 水平垂直機動飛行仿真60-63
• 6.2.2 障礙滑雪機動飛行仿真63-66
• 6.3 本章小結(jié)66-68
• 第七章 全文總結(jié)與展望68-70
• 7.1 研究工作總結(jié)68
• 7.2 工作展望68-70
• 參考文獻70-73
• 致謝73-74
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文74

【參考文獻】

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1 龔松波;;無人機自主控制發(fā)展趨勢研究[J];飛機設(shè)計;2009年06期

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：1001738