本文關鍵詞：小型無人飛艇的建模與運動仿真的研究

  更多相關文章： 飛艇建模 六自由度數(shù)學模型 特征建模 運動仿真

【摘要】：近年來,通訊業(yè)和移動互聯(lián)網相關產業(yè)高速發(fā)展,改變了很多傳統(tǒng)生活方式,任何的一項生產生活活動如果有了現(xiàn)代通訊技術,就會取得革命性的發(fā)展。在這個互聯(lián)網的時代,通訊設備是任何信息交換的載體基礎和先決條件。通訊設備大部分是作為一個地區(qū)發(fā)展的長期規(guī)劃設施在建設。但是,由于自然因素,突發(fā)事件,以及一些臨時性的生產活動,組件一個臨時性的通訊設備是在短時高效解決問題的首選方案。而小型無人飛艇,這種利用輕于空氣作為懸浮動力的飛行器,在很多臨時通訊場景中不可或缺的扮演者重要的角色。小型無人飛艇,具有節(jié)約燃料,在空中停留時間長,無噪音,飛行較為穩(wěn)定,不需要特殊的起降場所等等很多優(yōu)點。本文所研究的主要應用場所是利用小型無人飛艇,作為通信節(jié)點,懸浮在較低空條件下,組建臨時應急通信網絡。首先,對小型無人飛艇進行力學建模,進行受力分析,從受力和運動兩個維度來分析飛艇的力學和運動特征。構建出較為符合實際情況的力學運動方程和六個自由度的運動模型。然后,將非線性的數(shù)學模型進行線性化表示,在橫向和縱向兩個方向上分別用數(shù)學方程表示,較為精確的模擬量化飛艇的運動。其次,利用Matlab/Simulink的飛行模擬組件,對以上數(shù)學模型的設計和實現(xiàn)。設計實現(xiàn)小型無人飛艇的運動模擬和運動控制系統(tǒng)。其中包括自然環(huán)境因素模擬模塊,飛艇運動模擬模塊,數(shù)據(jù)采集及控制模塊。最后,進行飛艇自然運動情況的仿真,控制率的仿真,并對團隊中飛艇控制隊友設計的飛艇控制系統(tǒng)方案進行驗證和評估其可行性。
【關鍵詞】：飛艇建模 六自由度數(shù)學模型 特征建模 運動仿真
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V274
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-13
• 1.1.1 飛艇的輝煌歷史和優(yōu)勢11-13
• 1.1.2 無人飛艇的特點和應用13
• 1.2 國內外研究背景13-16
• 1.2.1 國外飛艇的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國內飛艇的發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.3 關于飛艇未來的展望16-17
• 1.4 論文的研究內容17-18
• 1.5 論文的結構安排18-19
• 第2章 小型無人飛艇飛行系統(tǒng)總體方案19-26
• 2.1 飛艇的技術參數(shù)19-22
• 2.1.1 飛艇的結構組成19-20
• 2.1.2 飛艇的實物模型20-21
• 2.1.3 飛艇的飛行原理21-22
• 2.2 飛行控制系統(tǒng)的總體設計22-25
• 2.2.1 系統(tǒng)需求分析22-23
• 2.2.2 系統(tǒng)結構設計23-24
• 2.2.3 控制系統(tǒng)設計過程24-25
• 2.3 本章小結25-26
• 第3章 小型無人飛艇數(shù)學模型構建26-40
• 3.1 數(shù)學模型基礎分析26-30
• 3.1.1 空間坐標系26-28
• 3.1.2 空間坐標系的關系28-29
• 3.1.3 飛艇的受力分析29-30
• 3.2 構建動力學方程30-35
• 3.2.1 浮力和重力30
• 3.2.2 驅動力30-31
• 3.2.3 空氣動力31-33
• 3.2.4 流體慣性力33-34
• 3.2.5 動力學方程34-35
• 3.3 動力學方程的構建35-37
• 3.3.1 質心的運動方程36
• 3.3.2 姿態(tài)運動方程36
• 3.3.3 運動學方程36-37
• 3.4 運動方程的線性化37-39
• 3.4.1 小擾動法37-38
• 3.4.2 橫向運動方程38-39
• 3.4.3 縱向運動方程39
• 3.5 本章小結39-40
• 第4章 自然環(huán)境風場的模擬40-46
• 4.1 自然風場模型的構建40-41
• 4.1.1 基本風模型構建40
• 4.1.2 陣風模型的構建40-41
• 4.1.3 漸變風模型的構建41
• 4.1.4 隨機風模型的構建41
• 4.2 風速的模型的仿真41-44
• 4.2.1 基本風數(shù)學模型仿真42
• 4.2.2 陣風的數(shù)學模型仿真42
• 4.2.3 漸變風的模型仿真42-43
• 4.2.4 隨機風的模型仿真43
• 4.2.5 組合自然風模型仿真43-44
• 4.3 仿真結果對比44-45
• 4.4 本章小結45-46
• 第5章 特征模式的辨識和控制率規(guī)劃46-56
• 5.1 飛艇的特征模式46-49
• 5.1.1 特征模式46
• 5.1.2 如何識別特征模式46-47
• 5.1.3 飛艇特征模型辨識47-49
• 5.2 飛行姿態(tài)調整49-52
• 5.2.1 俯仰姿態(tài)調整49-51
• 5.2.2 偏航姿態(tài)的調整51-52
• 5.3 控制率的規(guī)劃52-55
• 5.3.1 傳統(tǒng)PID介紹52-53
• 5.3.2 專家PID與算法53-54
• 5.3.3 控制響應曲線分析54-55
• 5.4 本章小結55-56
• 結論56-57
• 參考文獻57-60
• 致謝60

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳陽,劉海江;面向制造的特征建模[J];機械制造;2003年06期

2 張榮強;;產品造型設計特征建模技術分析[J];機械設計與制造;2005年12期

3 湯廷孝;廖文和;黃翔;;面向裝配的適應性特征建模研究[J];機械科學與技術;2006年09期

4 黃榮瑛,杜曉榮,王治森;基于圖法的動態(tài)特征建模[J];機械工業(yè)自動化;1998年04期

5 胡海濤;特征建模技術在產品設計中的應用[J];哈爾濱理工大學學報;2001年06期

6 許國玉,單忠臣,劉志強;回轉體零件特征建模及信息提取[J];哈爾濱工程大學學報;2002年06期

7 張敬東,文廣;三維特征建模在機械設計與制造中的應用[J];攀枝花學院學報;2004年01期

8 羅會信,姜素麗;三維CAD的特征建模[J];湖北工學院學報;2002年02期

9 楊文安,張緒平;塑件成型過程中的特征建模方法[J];徐州建筑職業(yè)技術學院學報;2003年02期

10 王曉英,羅紅波;基于Pro/ENGINEER Wildfire的三維實體特征建模方法[J];工具技術;2005年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 田軍;楊慧中;丁鋒;陳旭高;;一類高階滯后對象的特征建模與控制[A];2005年全國自動化新技術學術交流會論文集[C];2005年

2 田軍;楊慧中;丁鋒;陳旭高;;一類高階滯后對象的特征建模與控制[A];2005全國自動化新技術學術交流會論文集（二）[C];2005年

3 鄭佳謙;徐雋;姚靜;牛軍鈺;;論壇社區(qū)用戶時空特征建模與挖掘[A];第二十四屆中國數(shù)據(jù)庫學術會議論文集（研究報告篇）[C];2007年

4 劉彤;田勁松;吳林;;焊接工件特征建模中焊縫特征的識別[A];第十次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2001年

5 王紅軍;彭飛;謝建文;陳洪軍;陳新;鄭德濤;;面向客戶驅動的產品參數(shù)化特征建模技術的研究與實現(xiàn)[A];面向21世紀的生產工程——2001年“面向21世紀的生產工程”學術會議暨企業(yè)生產工程與產品創(chuàng)新專題研討會論文集[C];2001年

6 吳宏鑫;楊揚;劉潔;;特征建模在航天控制中的應用研究[A];提高全民科學素質、建設創(chuàng)新型國家——2006中國科協(xié)年會論文集（下冊）[C];2006年

7 張爭艷;陳定方;劉李;;基于特征建模技術的雙級減速箱的虛擬設計[A];湖北省機械工程學會設計與傳動學會、武漢機械設計與傳動學會2008年學術年會論文集（2）[C];2008年

8 趙新;唐希智;易克平;袁朝陽;陳曉梅;;基于UGII的特征建模技術研究[A];數(shù)控技術學術研討會論文集[C];1999年

9 徐建平;;圖片故事練習在勝任特征建模中的應用[A];第十一屆全國心理學學術會議論文摘要集[C];2007年

10 胡慶夕;秦鵬飛;;用于CAD/CAPP并行集成系統(tǒng)的特征建模方法的研究[A];面向21世紀的科技進步與社會經濟發(fā)展（上冊）[C];1999年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 金瑛浩;基于語義表示法的智能語義特征建模研究[D];哈爾濱理工大學;2011年

2 曾議;計算機集成制造系統(tǒng)中若干重要技術的研究[D];中國科學技術大學;2006年

3 曹偉娟;分析特征建模中的若干問題研究[D];浙江大學;2013年

4 吳立珍;面向UAV戰(zhàn)場感知的目標特征建模與應用研究[D];國防科學技術大學;2013年

5 陳一祥;高分影像空間結構特征建模與信息提取[D];武漢大學;2013年

6 鄧貞宙;PET探測器閃爍脈沖特征建模[D];華中科技大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張景宇;小型無人飛艇的建模與運動仿真的研究[D];燕山大學;2016年

2 林宏;三維特征建模在酒店施工管理中的應用研究[D];華東理工大學;2012年

3 王信波;城市多模式交通網絡特征建模及其應用研究[D];浙江工業(yè)大學;2009年

4 單熙民;機械CAD中心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和特征建模系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];清華大學;1997年

5 鄒耀斌;風浪的行為特征建模[D];武漢理工大學;2007年

6 王勝鋒;特征建模及控制的研究[D];南京理工大學;2004年

7 魏永樂;特征建模系統(tǒng)開發(fā)與3D向2D轉換的研究[D];遼寧工程技術大學;2005年

8 秦建紅;產品集成特征建模方法研究[D];武漢科技大學;2006年

9 王蘇;基于特征建模和領域架構的開發(fā)方法研究及其應用[D];上海交通大學;2007年

10 賈曉麗;基于參數(shù)化特征建模的虛擬數(shù)控車削加工系統(tǒng)研究[D];大連交通大學;2009年

，

本文編號：662139