發(fā)布時(shí)間：2020-07-14 01:52

【摘要】：垂直起降無(wú)人機(jī)是近幾年新興的一種無(wú)人機(jī)機(jī)型,包括混合式、傾轉(zhuǎn)式、尾座式等多種類(lèi)型,每種類(lèi)型都有著各自的優(yōu)點(diǎn)。其中混合式VTOL(垂直起降)無(wú)人機(jī)作為此類(lèi)無(wú)人機(jī)的一個(gè)典型代表,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于操作的特點(diǎn),并且集合了多旋翼無(wú)人機(jī)和固定翼無(wú)人機(jī)的大部分優(yōu)點(diǎn),既可以以多旋翼狀態(tài)垂直起降和懸停,也可以以固定翼狀態(tài)高速飛行和大范圍巡航,因此,諸多的優(yōu)勢(shì)使得混合式VTOL無(wú)人機(jī)開(kāi)始逐漸發(fā)展起來(lái)并投入電力巡檢,農(nóng)業(yè)植保,地形勘測(cè)等行業(yè)的應(yīng)用。其中由多旋翼轉(zhuǎn)換至固定翼的飛行轉(zhuǎn)換階段成為了混合式VTOL無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。本文以PX4飛行控制系統(tǒng)為基礎(chǔ),對(duì)混合式VTOL無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)轉(zhuǎn)換階段的控制算法進(jìn)行研究。首先闡述了有關(guān)混合式VTOL無(wú)人機(jī)的研究背景和意義,國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和本文的主要研究?jī)?nèi)容。接著描述了混合式無(wú)人機(jī)的搭建工作及其系統(tǒng)組成,關(guān)于混合式VTOL的飛行原理分為多旋翼狀態(tài)和固定翼狀態(tài)兩種獨(dú)立的飛行狀態(tài)進(jìn)行了完整闡述,說(shuō)明了飛行測(cè)試前的安全檢查和設(shè)置,并完成了飛行測(cè)試。然后詳細(xì)分析和梳理了PX4飛行控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架,具體包括PX4環(huán)境的搭建與程序的編譯方法,uORB消息機(jī)制,飛行控制棧,位置控制算法,姿態(tài)控制算法和手動(dòng)、輔助、自動(dòng)三大類(lèi)飛行模式。然后設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了以飛行速度的平方最為參考點(diǎn)來(lái)分配多旋翼和固定翼在過(guò)渡態(tài)的控制比例,并針對(duì)多旋翼姿態(tài)和位置控制器外加tanh(x)函數(shù)以控制輸出范圍的控制方法。然后介紹了Gazebo仿真環(huán)境與PX4的關(guān)系,最后通過(guò)Gazebo仿真環(huán)境完成了飛行試驗(yàn)驗(yàn)證,并對(duì)得到的飛行數(shù)據(jù)曲線(xiàn)圖進(jìn)行了詳細(xì)的分析及闡述。
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V279;V217
【圖文】：

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ｖ．逡逑ｚ逡逑圖１＊４京東ＶＴＯＬ垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)逡逑（２）成都縱橫自動(dòng)化大鵬無(wú)人機(jī)逡逑縱橫自動(dòng)化是一家專(zhuān)注于無(wú)人機(jī)制造的公司，該公司在混合式垂直起降無(wú)人逡逑機(jī)方面有著一定競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，譬如“ＣＷ－１０大鵬”如圖１－５所示。“ＣＷ－１０大鵬”是以逡逑固定翼為基礎(chǔ)，在兩側(cè)的機(jī)翼上增加了多軸動(dòng)力單元，實(shí)現(xiàn)了垂直起降和低空及逡逑低速飛行的功能［３１］。此款無(wú)人機(jī)身長(zhǎng)１．６ｍ，機(jī)翼展２．６ｍ，最大起飛重量為１２ｋｇ，逡逑可以空中持續(xù)飛行長(zhǎng)達(dá)９０分鐘。值得一提的是，“ＣＷ－１０大鵬”的組裝結(jié)構(gòu)極其逡逑簡(jiǎn)單，僅需一到兩位操作人員即可在很短的時(shí)間內(nèi)完成整機(jī)的拼裝，同時(shí)也極大逡逑的提高了飛機(jī)的可攜帶性。逡逑：一邋３＾逡逑圖１－５邋ＣＷ－Ｉ０大鵬逡逑“ＣＷ－２０大鵬”如圖１－６所示，除了在“ＣＷ－１０大鵬”的基礎(chǔ)上進(jìn)行了尺寸的逡逑６逡逑

（２）成都縱橫自動(dòng)化大鵬無(wú)人機(jī)逡逑縱橫自動(dòng)化是一家專(zhuān)注于無(wú)人機(jī)制造的公司，該公司在混合式垂直起降無(wú)人逡逑機(jī)方面有著一定競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，譬如“ＣＷ－１０大鵬”如圖１－５所示。“ＣＷ－１０大鵬”是以逡逑固定翼為基礎(chǔ)，在兩側(cè)的機(jī)翼上增加了多軸動(dòng)力單元，實(shí)現(xiàn)了垂直起降和低空及逡逑低速飛行的功能［３１］。此款無(wú)人機(jī)身長(zhǎng)１．６ｍ，機(jī)翼展２．６ｍ，最大起飛重量為１２ｋｇ，逡逑可以空中持續(xù)飛行長(zhǎng)達(dá)９０分鐘。值得一提的是，“ＣＷ－１０大鵬”的組裝結(jié)構(gòu)極其逡逑簡(jiǎn)單，僅需一到兩位操作人員即可在很短的時(shí)間內(nèi)完成整機(jī)的拼裝，同時(shí)也極大逡逑的提高了飛機(jī)的可攜帶性。逡逑：一邋３＾逡逑圖１－５邋ＣＷ－Ｉ０大鵬逡逑“ＣＷ－２０大鵬”如圖１－６所示，除了在“ＣＷ－１０大鵬”的基礎(chǔ)上進(jìn)行了尺寸的逡逑６逡逑

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本文編號(hào)：2754305