涵道風(fēng)扇式無人機(jī)是一種冗余配置操縱面的無人飛行器,其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要解決的問題之一是如何將控制律分配到冗余的操縱面中執(zhí)行,即控制分配問題。在涵道風(fēng)扇式無人機(jī)的控制分配環(huán)節(jié),控制律將作為期望力矩,控制分配算法根據(jù)期望力矩求解一組操縱面指令,使得所有操縱面產(chǎn)生的驅(qū)動力矩盡可能等于期望力矩。對于本文研究的一類涵道風(fēng)扇式無人機(jī)——單涵道無人機(jī)和雙涵道無人機(jī),其控制分配問題通常使用偽逆法求解,然而偽逆法不能對任意可達(dá)的期望力矩都返回容許控制,使冗余的操縱面犧牲了部分控制能力。在多操縱面飛行器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,控制分配器和控制器密切相關(guān),控制分配器是控制器的下一環(huán)節(jié)。本文針對一類涵道風(fēng)扇式無人機(jī)設(shè)計(jì)了自抗擾控制器進(jìn)行姿態(tài)控制,并在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)討論了兩種涵道無人機(jī)的控制分配問題:對單涵道無人機(jī),為了既能對所有可達(dá)的期望力矩返回容許控制,又能對不可達(dá)的期望力矩做進(jìn)一步的優(yōu)化,本文提出一種優(yōu)先級控制分配方法。該方法先對期望力矩進(jìn)行矢量分解并劃分優(yōu)先級,再求解約束最優(yōu)化問題得到容許控制。相比于偽逆法,所提出的方法可對更大范圍的期望力矩返回容許控制,而且當(dāng)期望力矩不可達(dá)時(shí),可以防止系統(tǒng)因執(zhí)行器飽和而產(chǎn)生輸出... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

單涵道風(fēng)扇式無人機(jī)

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章涵道風(fēng)扇式無人機(jī)建模本章首先針對如圖2-1所示的單涵道風(fēng)扇式無人機(jī)進(jìn)行建模，然后簡單介紹如圖2-2所示的雙涵道，及其在懸停點(diǎn)附近的氣動力和力矩的數(shù)學(xué)模型。在建模過程中將飛行器視為剛體，利用常規(guī)的飛行器建模方法，推導(dǎo)其六自由度運(yùn)動方程。該方程描述了所研究的涵道風(fēng)扇式無人機(jī)的飛行動力學(xué)，借助MATLAB/Simulink軟件實(shí)時(shí)求解該方程，可以模擬飛行器對給定輸入的響應(yīng)。運(yùn)動方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式是根據(jù)特定的坐標(biāo)系建立的，本章首先介紹建模所需的坐標(biāo)系，將飛行器的平移運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動參數(shù)化。其次，根據(jù)牛頓-歐拉法建立描述飛行器行為的微分方程。最后，分別對單、雙涵道，分析所受的氣動力和力矩。圖2-1單涵道風(fēng)扇式無人機(jī)圖2-2雙涵道風(fēng)扇式無人機(jī)2.1坐標(biāo)系定義及運(yùn)動方程2.1.1坐標(biāo)系定義涵道風(fēng)扇式無人機(jī)的六自由度運(yùn)動包括平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，為方便描述，引入如下坐標(biāo)系：1)地理坐標(biāo)系XnYnZn地理坐標(biāo)系的原點(diǎn)O定義為無人機(jī)的起飛點(diǎn)，與起飛點(diǎn)固連，在導(dǎo)航中將其作為慣性參考系。其OXn軸指向當(dāng)?shù)氐恼狈较颍琌Yn軸指向正東方向，OZn軸垂直地面向下。又稱“北東地（NED）”坐標(biāo)系。8

被控對象simulink

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Flight dynamics modeling of a small ducted fan aerial vehicle based on parameter identifcation[J]. Wang Zhengjie,Liu Zhijun,Fan Ningjun,Guo Meifang.  Chinese Journal of Aeronautics. 2013(06)



本文編號：3400738