本文以一種新型的可垂直起降固定翼飛機為研究對象,以豎直方向的無人機受約束飛行航跡規(guī)劃為研究內(nèi)容。設(shè)計的新型可垂直起降固定翼飛機具有直升機垂直起飛、垂直降落、空中懸停的能力和固定翼飛機高空水平飛行的特點。首先設(shè)計了新型飛機的整體結(jié)構(gòu)布局,確定了飛機的幾何參數(shù)、慣性參數(shù)、氣動參數(shù),并將涵道風(fēng)扇電動機作為無人機的推力裝置。從最優(yōu)控制理論出發(fā),討論了將航跡規(guī)劃問題轉(zhuǎn)換成單目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)控制問題的可行性。然后介紹了求解最優(yōu)控制問題的直接算法Legendre偽譜法,將連續(xù)最優(yōu)控制問題插值離散成非線性規(guī)劃問題。進(jìn)而利用Tomlab優(yōu)化工具對航跡規(guī)劃問題進(jìn)行數(shù)值求解。飛機的數(shù)學(xué)建模階段充分考慮了重力、推力和推力力矩、空氣動力和力矩以及作用在尾舵上的空氣動力、力矩對飛行運動的影響。根據(jù)牽連運動,得到無人機的質(zhì)心運動和姿態(tài)運動方程,進(jìn)而求解出無人機六自由度運動方程的矩陣表達(dá)形式。最后,設(shè)計了飛機整體飛行參考航跡,將飛機的飛行過程分解為起飛爬升段、平飛段、下滑反拉懸停段和垂直下降段。建立了關(guān)于能量最優(yōu)或距離最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù),在狀態(tài)約束、初末值約束、控制約束下,以飛機縱向運動的運動方程為控制對象,采用Legen...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1XFV-1高蹺

垂直起降飛機的誕生，提高了傳統(tǒng)無人機的性能。不僅在軍事方面，可垂直無人機在民用領(lǐng)域也得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用[1],[2]。分析國內(nèi)外可垂直起降無技術(shù)、科學(xué)的產(chǎn)業(yè)布局和管理制度，順應(yīng)創(chuàng)新精神能創(chuàng)造美好未來的時代潮展對新型可垂直起降固定翼無人機的探討，能對我國無人機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生意義。....

圖1.2XFY-1垂直起降飛機的概念由德國在第二次世界大戰(zhàn)末期率先提出

垂直起降飛機的誕生，提高了傳統(tǒng)無人機的性能。不僅在軍事方面，可垂直無人機在民用領(lǐng)域也得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用[1],[2]。分析國內(nèi)外可垂直起降無技術(shù)、科學(xué)的產(chǎn)業(yè)布局和管理制度，順應(yīng)創(chuàng)新精神能創(chuàng)造美好未來的時代潮展對新型可垂直起降固定翼無人機的探討，能對我國無人機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生意義。....

圖1.4魚鷹V-22

落過程中的安全問題得不到保障，另外受限于當(dāng)時技術(shù)，動力的提供問題不能得到解決最后停產(chǎn)了此類機型[2]。可垂直起降固定翼飛機設(shè)計復(fù)雜度高和控制難度系數(shù)大等缺點使其在60年代后發(fā)展緩慢[4]，但是它結(jié)合了直升機和固定翼飛機的優(yōu)點，功能性更全可使用范圍更廣。盡管由于種種原因使人們付....

圖1.5殲-18戰(zhàn)機

沈陽航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文發(fā)動機與部分機翼一起傾轉(zhuǎn)的技術(shù)，并將這種技術(shù)應(yīng)用于垂直起降無人機的開發(fā)中[34]。同樣仿照美國飛機的布局構(gòu)造，日本也在傾轉(zhuǎn)四螺旋槳無人飛行器領(lǐng)域中做了許多工作[35]。雖然其結(jié)構(gòu)設(shè)計和美國的X-19類似，但日本采取的是螺旋槳與機翼一起傾轉(zhuǎn)的布局方式....

本文編號：3979098