本文關(guān)鍵詞：傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)飛行控制研究

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【摘要】：傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)是一種新型的無人機(jī),它具有固定翼飛機(jī)和直升機(jī)的飛行特點(diǎn)。直升機(jī)模式時(shí)由旋翼提供升力,可進(jìn)行懸停和低速飛行;旋翼短艙傾轉(zhuǎn)到水平位置后,旋翼提供前向拉力而依靠機(jī)翼提供升力,變成固定翼飛機(jī)以實(shí)現(xiàn)高速飛行。本文以傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)為研究對象,將通過建立無人機(jī)飛行力學(xué)模型研究其在直升機(jī)模式、過渡模式、固定翼模式的飛行動力學(xué)特性,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)并進(jìn)行數(shù)學(xué)仿真研究。具體的完成的工作如下:(1)采用部件法分別研究了飛行器各部件的氣動力、力矩計(jì)算模型,并考慮了旋翼-機(jī)翼的氣動干擾,建立了傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)飛行力學(xué)模型,在Matlab/Simulink環(huán)境下建立了無人機(jī)運(yùn)動仿真模型,用于配平分析和控制系統(tǒng)仿真。(2)分析了傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)的運(yùn)動特性,包括靜態(tài)配平特性和動態(tài)擾動運(yùn)動特性。分別研究了無人機(jī)在直升機(jī)模式、過渡模式、固定翼模式下平飛時(shí)的靜態(tài)縱向配平,分析其飛行操縱規(guī)律,并基于此探討了傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)的過渡轉(zhuǎn)換路徑。對傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)的旋翼和舵面兩套操縱系統(tǒng)在過渡轉(zhuǎn)換過程中的操縱效率進(jìn)行了分析,設(shè)計(jì)了操縱策略。在過渡飛行過程中選取了若干特征點(diǎn),在特征點(diǎn)處基于小擾動假設(shè),建立了線性化狀態(tài)方程,使用特征根分析等手段,分別研究無人機(jī)在傾轉(zhuǎn)過渡過程中的擾動運(yùn)動特性。(3)設(shè)計(jì)了傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)飛行控制系統(tǒng),縱向通道包括俯仰角保持與控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)、垂直速度控制系統(tǒng)、高度保持與控制系統(tǒng),橫向通道包括滾轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)、側(cè)滑角控制系統(tǒng)、航向控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和回路參數(shù)設(shè)計(jì)方法采用基于經(jīng)典控制理論的根軌跡分析、頻域響應(yīng)分析等手段。(4)在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下,進(jìn)行了六自由度運(yùn)動方程的數(shù)值仿真,在陣風(fēng)干擾下進(jìn)行姿態(tài)控制與保持、爬升飛行、高度保持、加速飛行、航向變換等,檢驗(yàn)建立的數(shù)學(xué)模型及所設(shè)計(jì)的控制器的合理性。
【關(guān)鍵詞】：傾轉(zhuǎn)旋翼 飛行力學(xué) 飛行控制 Simulink仿真
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V279;V249.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究目的與意義10-11
• 1.2 研究背景11-15
• 1.2.1 傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器發(fā)展歷程11-13
• 1.2.2 傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器飛行控制研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文研究內(nèi)容與研究方法15-17
• 第2章 傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)飛行力學(xué)建模17-33
• 2.1 引言17
• 2.2 描述機(jī)體運(yùn)動的坐標(biāo)系17-18
• 2.3 傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)氣動計(jì)算18-27
• 2.3.1 簡化假設(shè)18
• 2.3.2 機(jī)翼氣動力和力矩18-21
• 2.3.3 旋翼氣動力和力矩21-24
• 2.3.4 尾翼氣動力和力矩24-25
• 2.3.5 機(jī)身氣動力和力矩25-26
• 2.3.6 全機(jī)氣動力和力矩綜合26-27
• 2.4 傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)操縱系統(tǒng)27-29
• 2.5 傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)六自由度運(yùn)動模型29-32
• 2.5.1 建模基本假設(shè)29
• 2.5.2 動力學(xué)方程29
• 2.5.3 運(yùn)動學(xué)方程29-30
• 2.5.4 Matlab仿真模型30-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第3章 傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)運(yùn)動特性分析33-42
• 3.1 引言33
• 3.2 配平分析33-34
• 3.3 過渡轉(zhuǎn)換方案34-35
• 3.4 傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)擾動運(yùn)動特性分析35-41
• 3.4.1 運(yùn)動方程線性化處理35-37
• 3.4.2 縱向擾動運(yùn)動特性分析37-39
• 3.4.3 橫向擾動運(yùn)動特性分析39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)42-62
• 4.1 引言42-43
• 4.2 縱向俯仰角控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)43-46
• 4.3 縱向垂直速度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)46-48
• 4.4 縱向高度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)48-50
• 4.5 縱向速度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)50-53
• 4.6 橫向滾轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)53-56
• 4.7 橫向側(cè)滑角控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)56-59
• 4.8 橫向航向控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)59-61
• 4.9 本章小結(jié)61-62
• 第5章 傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真62-73
• 5.1 引言62-63
• 5.2 縱向控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真63-69
• 5.2.1 俯仰角控制系統(tǒng)仿真63-65
• 5.2.2 垂直速度控制系統(tǒng)仿真65-67
• 5.2.3 高度保持控制系統(tǒng)仿真67-68
• 5.2.4 速度控制系統(tǒng)仿真68-69
• 5.3 橫向控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真69-72
• 5.3.1 滾轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)仿真69-71
• 5.3.2 航向控制系統(tǒng)仿真71-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 總結(jié)與展望73-75
• 1．工作總結(jié)73-74
• 2．工作展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 附錄A 各部件氣動計(jì)算仿真框圖78-83
• 附錄B 氣動參數(shù)83-89
• B1 機(jī)翼83-85
• B2 水平尾翼85-86
• B3 垂直尾翼86-87
• B4 旋翼87-88
• B5 機(jī)身88-89
• 在學(xué)期間的研究成果和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文89-90
• 致謝90

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6 朱源;陸宇平;;傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)起飛軌跡最優(yōu)控制[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào);2006年S3期

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8 張義濤;李明;李達(dá);;傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器飛行仿真建模[J];直升機(jī)技術(shù);2008年02期

9 薛立鵬;邵松;張呈林;;變直徑傾轉(zhuǎn)旋翼設(shè)計(jì)研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2008年10期

10 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

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3 曉航;美國CV-22B傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)出廠[N];中國航空報(bào);2000年

4 計(jì)秀敏;“鷹眼”傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)[N];中國航空報(bào);2003年

5 王東 王海生 郭曉波;一機(jī)多能的V-22“魚鷹”[N];中國航空報(bào);2004年

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10 朱源;傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)過渡模式動力學(xué)建模與控制研究[D];南京航空航天大學(xué);2005年

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本文編號：789411