由于無(wú)人機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）具有體積小和靈活性高的特點(diǎn),無(wú)人機(jī)的出鏡率在人們的生活中越來(lái)越高。六旋翼飛行器是旋翼飛行器典型的代表之一,相較于四旋翼具有更好地穩(wěn)定性和負(fù)載能力。隨著旋翼飛行器的廣泛應(yīng)用,無(wú)人機(jī)在工作中的故障問(wèn)題也越來(lái)越突出。對(duì)此人們對(duì)無(wú)人機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性提出了更高的要求,眾多的學(xué)者也針對(duì)無(wú)人機(jī)的容錯(cuò)控制策略展開(kāi)了逐步深入的研究。本文是以六旋翼飛行器為研究對(duì)象,主要討論當(dāng)六旋翼飛行器的執(zhí)行器發(fā)生故障時(shí)采用滑模觀測(cè)器和切換系統(tǒng)容錯(cuò)控制結(jié)合的方法的有效性。首先,深入講解了研究飛行器系統(tǒng)的重要意義,對(duì)旋翼飛行器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)故障診斷和容錯(cuò)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概述。隨后根據(jù)六旋翼飛行器的硬件結(jié)構(gòu)和飛行原理,結(jié)合牛頓歐拉定律建立六旋翼飛行器的姿態(tài)角方程和位置耦合方程,并進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化。接著針對(duì)執(zhí)行器故障后的模型進(jìn)行了數(shù)學(xué)描述。其次,將六旋翼飛行器工作狀態(tài)劃分為3類,即常態(tài)下的工作狀態(tài)、執(zhí)行器發(fā)生部分效率損失后的工作狀態(tài)和執(zhí)行器發(fā)生單翼?yè)p壞故障情況下的工作狀態(tài)。設(shè)計(jì)了適用于六旋翼飛行器系統(tǒng)的滑模觀測(cè)器,采用滑模觀測(cè)器對(duì)故障信息進(jìn)行... 

【文章來(lái)源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

六旋翼飛行器

進(jìn)行了試飛，但不盡人意只飛行了1.5m便落地了。在20世紀(jì)20年代，法國(guó)éOehmichen設(shè)計(jì)出自己的多旋翼飛行器，實(shí)現(xiàn)了14分鐘的飛行[3]。緊接著同時(shí)期美國(guó)人GBothezat制造出名為“飛行章魚(yú)”的四旋翼飛行器，實(shí)現(xiàn)了載客飛行的新里程，但飛行高度只有5m，如圖1.2所示。20世紀(jì)50年代，美國(guó)陸軍測(cè)試了多種垂直起降的方式，結(jié)合多家公司設(shè)計(jì)了“飛行吉普”，以杠桿燃?xì)鉁u輪機(jī)為動(dòng)力，在1959~1960年間達(dá)到了穩(wěn)定飛行狀態(tài)，但是卻由于高度和速度達(dá)不到作戰(zhàn)要求，未曾服役[4]。自此以后旋翼飛行器的發(fā)展停滯不前維持了三十多年。圖1.2“飛行章魚(yú)”旋翼飛行器20世紀(jì)90年代，旋翼飛行器以玩具的角色重新出現(xiàn)在了歷史的舞臺(tái)，當(dāng)時(shí)微機(jī)電系統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用，這使得旋翼飛行器能夠穩(wěn)定的飛行[5]。KeyenceGryoSaucerIIE-570橫空闖入日本市場(chǎng)，同時(shí)期由電池供電的四旋翼也相繼出世。自2004年美國(guó)的Spectrolutions公司推出Dragonflyer系列多旋翼無(wú)人機(jī)才讓旋翼飛行器真正意義上的實(shí)現(xiàn)了商用飛行[6]。2006年，德國(guó)的MicrodronesGmbH推出了MD4-200四旋翼和Mikrokopter飛控，實(shí)現(xiàn)了旋翼像“空中釘子”一樣懸停在空中。2010

蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-7-2數(shù)學(xué)模型的建立如果要對(duì)六旋翼飛行器進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)，首先需要對(duì)六旋翼飛行器的系統(tǒng)進(jìn)行分析建模。本章介紹了六旋翼的類型分類，分析了六旋翼的結(jié)構(gòu)組成和飛行原理，定義了機(jī)體坐標(biāo)和地面坐標(biāo)，并根據(jù)歐拉方程和牛頓定律構(gòu)建了六旋翼飛行器的動(dòng)力學(xué)模型，最后根據(jù)坐標(biāo)系之間的關(guān)系推出六旋翼機(jī)體坐標(biāo)系和地面坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。2.1六旋翼的飛行原理分析2.1.1六旋翼的結(jié)構(gòu)六旋翼的結(jié)構(gòu)有多種形式，根據(jù)六個(gè)旋翼的分布進(jìn)行分類，較為常見(jiàn)的是“米”字和“Y”型的機(jī)體結(jié)構(gòu)，如圖2.1所示。(a)“米”字型結(jié)構(gòu)(b)“Y”字型結(jié)構(gòu)圖2.1六旋翼結(jié)構(gòu)圖由于“米”字型相較“Y”型穩(wěn)定性更好、容錯(cuò)性能更好和對(duì)稱性高的優(yōu)點(diǎn)，因而“米”字型六旋翼應(yīng)用更為廣泛，所以本文選擇“米”字型六旋翼飛行器進(jìn)行分析建模。圖2.2六旋翼實(shí)物模型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]六旋翼飛行器動(dòng)力系統(tǒng)容錯(cuò)控制策略研究[D]. 李偉杰.蘭州交通大學(xué) 2018
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[3]混合動(dòng)力多旋翼飛行器振動(dòng)濾波算法的研究[D]. 薛壯壯.西安理工大學(xué) 2017
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[6]基于模糊不確定觀測(cè)器的四旋翼飛行器魯棒自適應(yīng)軌跡跟蹤控制[D]. 王永.大連海事大學(xué) 2017
[7]執(zhí)行器故障下的四旋翼飛行器容錯(cuò)控制[D]. 儲(chǔ)敏.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[8]具有自主巡航功能的四旋翼飛行器設(shè)計(jì)[D]. 張學(xué)昕.哈爾濱理工大學(xué) 2016
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