發(fā)布時(shí)間：2017-03-30 11:18

  本文關(guān)鍵詞：傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器短艙傾轉(zhuǎn)過程控制技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)是一種新型無人機(jī),它結(jié)合了直升機(jī)垂直方向起落的特點(diǎn)以及固定翼渦輪飛機(jī)巡航速度快,航程遠(yuǎn)的特點(diǎn),不僅對飛行場地的要求大大降低,而且還能夠在大的載重量的情況下在更大的范圍內(nèi)飛行,這也是近些年來人們將目光逐漸轉(zhuǎn)移到這類新型飛機(jī)上的原因。但是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度并不是兩種飛機(jī)難度的簡單相加,由于其具有四個(gè)旋翼,并且存在各種干擾和耦合,那么對傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)的設(shè)計(jì)難度將是空前巨大的。本文在小型傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)模型上對短艙傾轉(zhuǎn)階段的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。首先要明確傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)的飛行原理,即在從垂直起飛模式進(jìn)入到短艙傾轉(zhuǎn)過渡階段最后到平飛階段的相互轉(zhuǎn)換,并給出在垂直起飛模式和短艙傾轉(zhuǎn)模式調(diào)整無人機(jī)俯仰,滾轉(zhuǎn)和偏航姿態(tài)的操縱方案與策略,根據(jù)操縱策略確定無人機(jī)的速度和短艙傾轉(zhuǎn)角的過渡走廊曲線。然后對傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建立,首先在單個(gè)螺旋槳的情況下進(jìn)行受力分析,接著對無人機(jī)的整體進(jìn)行受力分析,并在機(jī)體坐標(biāo)系,速度坐標(biāo)系和地面坐標(biāo)系下進(jìn)行動(dòng)力學(xué)方程和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的推導(dǎo)。接著通過實(shí)驗(yàn)確定無刷電機(jī),電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及舵機(jī)的傳遞函數(shù),并利用多回路的方法對直升機(jī)階段和短艙傾轉(zhuǎn)階段的控制律進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對直升機(jī)模式的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用經(jīng)典超前校正法,短艙傾轉(zhuǎn)階段由于參數(shù)變化,因此采取模糊PID控制方法。并分別進(jìn)行仿真,滿足系統(tǒng)要求。最后選取主控制器ADu C7026以及各種傳感器和執(zhí)行器硬件,并進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)。在Keil編譯環(huán)境下對控制律以及各種接口的程序進(jìn)行編寫。對陀螺儀噪聲的去除以及加速度計(jì)對陀螺儀零漂的修正進(jìn)行了驗(yàn)證,測試結(jié)果達(dá)到初始要求,能夠使無人機(jī)平穩(wěn)過渡。
【關(guān)鍵詞】：傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī) 短艙傾轉(zhuǎn) 模糊PID ADuC7026
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V249.12
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 引言8
• 1.2 課題研究的背景以及意義8-11
• 1.2.1 研究背景8-11
• 1.2.2 研究的意義11
• 1.3 傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器國內(nèi)外研發(fā)狀況11-16
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 主要研究的內(nèi)容16-17
• 第2章 傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)過渡段飛行原理與方案17-23
• 2.1 無人機(jī)過度段飛行原理17
• 2.2 操縱方案17-21
• 2.2.1 直升機(jī)模態(tài)操縱策略18-19
• 2.2.2 短艙傾轉(zhuǎn)模態(tài)操縱策略19-21
• 2.3 本章小結(jié)21-23
• 第3章 系統(tǒng)模型的建立23-32
• 3.1 引言23
• 3.2 傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)坐標(biāo)系的建立23-25
• 3.3 單個(gè)螺旋槳的力學(xué)分析25-26
• 3.4 傾轉(zhuǎn)四旋翼無人機(jī)整體的力學(xué)分析26-30
• 3.4.1 直升機(jī)模式的力學(xué)模型的建立26-29
• 3.4.2 短艙傾轉(zhuǎn)階段數(shù)學(xué)模型的建立29-30
• 3.5 本章小結(jié)30-32
• 第4章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)32-55
• 4.1 引言32
• 4.2 傳遞函數(shù)的確定32-36
• 4.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)36-54
• 4.3.1 直升機(jī)模式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)36-47
• 4.3.2 短艙傾轉(zhuǎn)模式控制器設(shè)計(jì)47-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 無人機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)55-64
• 5.1 引言55
• 5.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)55-56
• 5.3 控制器硬件結(jié)構(gòu)56-58
• 5.4 傳感器硬件58-61
• 5.4.1 陀螺儀器件和加速度計(jì)器件58-60
• 5.4.2 超聲波高度計(jì)和氣壓式高度計(jì)60-61
• 5.5 指令信號的發(fā)送與接收61-62
• 5.6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電源系統(tǒng)62-63
• 5.7 本章小結(jié)63-64
• 第6章 無人機(jī)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)測試64-73
• 6.1 引言64
• 6.2 無人機(jī)軟件設(shè)計(jì)64-69
• 6.2.1 無人機(jī)軟件設(shè)計(jì)總流程64-66
• 6.2.2 遙控器指令信號接收程序設(shè)計(jì)66-67
• 6.2.3 I2C數(shù)據(jù)通信的設(shè)計(jì)67-68
• 6.2.4 SPI數(shù)據(jù)通訊的設(shè)計(jì)68-69
• 6.3 系統(tǒng)測試69-71
• 6.3.1 陀螺儀數(shù)字濾波去噪聲69-70
• 6.3.2 加速度計(jì)對陀螺儀的修正70-71
• 6.4 實(shí)際系統(tǒng)飛行調(diào)試71-72
• 6.5 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 王琦;曾祥偉;;傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)旋翼/機(jī)翼氣動(dòng)干擾研究[J];飛行力學(xué);2013年05期

2 沙虹偉;陳仁良;;傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)飛行力學(xué)特性[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2012年04期

3 曹蕓蕓;陳仁良;;傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器的操縱策略和配平方法[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2009年01期

4 徐敏;;傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的發(fā)展與關(guān)鍵技術(shù)綜述[J];直升機(jī)技術(shù);2003年02期

5 賴水清;嚴(yán)峰;徐珂;;傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)過渡飛行階段控制律設(shè)計(jì)研究[J];直升機(jī)技術(shù);2009年03期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 林浩;模糊PID控制器仿真研究[D];貴州大學(xué);2006年

2 丁堅(jiān);模糊PID控制器的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器短艙傾轉(zhuǎn)過程控制技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：276995