【摘要】：無(wú)人直升機(jī)具有良好的機(jī)動(dòng)性、抗風(fēng)性,能夠完成低空飛行、原地轉(zhuǎn)圈等特殊飛行動(dòng)作,因而廣泛應(yīng)用于軍事打擊和民用救災(zāi)、勘測(cè)等場(chǎng)景。目前多旋翼無(wú)人機(jī)自主飛行控制系統(tǒng)的研究較多,而無(wú)人直升機(jī)自主飛行控制系統(tǒng)的研究及工程實(shí)現(xiàn)相對(duì)較少。本文從直升機(jī)飛行控制理論出發(fā),對(duì)無(wú)人直升機(jī)自主飛行控制系統(tǒng)、地面站軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)及工程實(shí)現(xiàn)研究,并探索建立多無(wú)人直升機(jī)編隊(duì)飛行控制架構(gòu)。本文研究工作主要包括如下內(nèi)容:1、本文以亞拓600小型電動(dòng)直升機(jī)為研究對(duì)象,分析其數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)了基于串級(jí)PID的姿態(tài)、定高及定點(diǎn)自主飛行控制算法,并進(jìn)行算法仿真及參數(shù)整定。仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的自主飛行控制算法響應(yīng)速度快、控制精度高,為后續(xù)飛行控制器軟硬件設(shè)計(jì)、調(diào)試奠定理論基礎(chǔ)。同時(shí)討論了基于互補(bǔ)濾波的傳感器數(shù)據(jù)融合算法,為姿態(tài)估計(jì)軟件設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。2、根據(jù)無(wú)人直升機(jī)自主飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,完成飛行控制器內(nèi)置硬件設(shè)計(jì)及外置硬件選型,實(shí)現(xiàn)自主飛行控制算法、直升機(jī)輸出控制分配律。同時(shí)對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行硬件選型,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路通信協(xié)議。最后軟硬件測(cè)試結(jié)果表明,該飛行控制器各項(xiàng)功能指標(biāo)正常,能夠進(jìn)行后續(xù)自主飛行控制研究。3、根據(jù)無(wú)人直升機(jī)自主飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行地面站軟件總體設(shè)計(jì),分別實(shí)現(xiàn)了飛行數(shù)據(jù)顯示、地圖航點(diǎn)規(guī)劃及無(wú)線數(shù)據(jù)通信等功能。軟件測(cè)試表明,該地面站能夠?qū)崟r(shí)接收并顯示飛行數(shù)據(jù),能在地圖上精確定位無(wú)人直升機(jī)并進(jìn)行航點(diǎn)規(guī)劃,能發(fā)送指令至飛行控制器,滿足自主飛行控制系統(tǒng)要求。4、針對(duì)無(wú)人直升機(jī)自主飛行控制系統(tǒng)試飛實(shí)驗(yàn)要求,首先設(shè)計(jì)了一系列無(wú)人直升機(jī)試飛實(shí)驗(yàn)安全條例及調(diào)試章程,確保試飛實(shí)驗(yàn)的安全性,其次在解決無(wú)人直升機(jī)機(jī)體振動(dòng)的前提下,采用仿真基礎(chǔ)PID參數(shù)進(jìn)行姿態(tài)、定點(diǎn)、定高試飛參數(shù)整定,最后方形航線測(cè)試表明,該系統(tǒng)性能良好,能夠?qū)崿F(xiàn)定點(diǎn)、定高及航線飛行任務(wù),滿足自主飛行控制系統(tǒng)要求。5、針對(duì)多無(wú)人直升機(jī)編隊(duì)飛行控制架構(gòu),在地面站軟件中設(shè)計(jì)了編隊(duì)飛行控制子界面及后臺(tái)控制程序,并采用兩架無(wú)人直升機(jī)進(jìn)行了編隊(duì)重構(gòu)及編隊(duì)飛行試飛實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該架構(gòu)能夠完成基礎(chǔ)的編隊(duì)飛行任務(wù),為今后編隊(duì)研究奠定工程基礎(chǔ)。
【圖文】：

南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論人直升機(jī)如圖 1-4 所示。2015 年南京航空航天大學(xué)基于亞拓 800 直升機(jī)設(shè)計(jì)“靈，

本文編號(hào)：2676646