本文關(guān)鍵詞：無(wú)人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 自適應(yīng)控制 模型跟蹤 解耦控制 半物理仿真 無(wú)人直升機(jī) 飛行控制計(jì)算機(jī)

【摘要】：無(wú)人直升機(jī)因具有獨(dú)特的飛行特點(diǎn)在軍事和民用領(lǐng)域上得到廣泛應(yīng)用。由于無(wú)人直升機(jī)是一個(gè)多變量、高度非線性、強(qiáng)耦合等高階復(fù)雜系統(tǒng),使得高性能無(wú)人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)面臨很大的挑戰(zhàn)。本文以模型直升機(jī)為研究對(duì)象,提出了由參考模型和跟隨模型相結(jié)合的新型自適應(yīng)姿態(tài)跟蹤控制方法。創(chuàng)新性設(shè)計(jì)了由DSP和XE167組成的雙CPU控制器,并基于該控制器,采用常規(guī)控制方法和本文提出的自適應(yīng)控制方法完成試飛對(duì)比實(shí)驗(yàn),從工程的角度驗(yàn)證了新型自適應(yīng)控制系統(tǒng)的優(yōu)越性,為今后進(jìn)一步研究無(wú)人直升機(jī)大包線飛行和變旋翼轉(zhuǎn)速優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。首先,根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)原理,采用分部件建模方法建立了無(wú)人直升機(jī)全量非線性數(shù)學(xué)模型�；谛_動(dòng)法獲得線性化數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行了耦合特性分析,為后續(xù)無(wú)人直升機(jī)解耦控制奠定了基礎(chǔ)。其次,從實(shí)際工程角度出發(fā),采用易于工程實(shí)現(xiàn)的不變性動(dòng)態(tài)解耦方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行解耦控制,然后采用常規(guī)控制方法,分別進(jìn)行姿態(tài)內(nèi)回路和位置外回路基本控制律的設(shè)計(jì),并在半物理仿真平臺(tái)上驗(yàn)證了控制律的正確性。再次,考慮測(cè)量噪聲、通道間耦合、配平誤差和氣動(dòng)參數(shù)不確定性對(duì)無(wú)人直升機(jī)控制的影響,本文提出了由參考模型和跟隨模型相結(jié)合的新型自適應(yīng)姿態(tài)跟蹤控制方法,并進(jìn)行可調(diào)參數(shù)收斂性分析,根據(jù)半物理仿真結(jié)果進(jìn)行自適應(yīng)控制律的改進(jìn),引入了可自動(dòng)淡入淡出的可變?cè)鲆?解決了在自適應(yīng)學(xué)習(xí)后期測(cè)量噪聲對(duì)控制輸出的不利影響。半物理仿真結(jié)果驗(yàn)證了改進(jìn)后的自適應(yīng)控制器具有良好的姿態(tài)跟蹤性能。最后,本文結(jié)合DSP和單片機(jī)XE167的優(yōu)點(diǎn),自主設(shè)計(jì)了一款移植性好、兼容性高、功能齊全的雙CPU飛行控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理和飛控計(jì)算的分離,完成了主要外圍模塊和控制器軟件的設(shè)計(jì)�；陔p核CPU控制器分別采用常規(guī)控制方法和新型自適應(yīng)控制方法進(jìn)行了試飛驗(yàn)證,結(jié)果表明新型自適應(yīng)控制方法比常規(guī)控制方法具有更加優(yōu)越的控制品質(zhì)。
【關(guān)鍵詞】：自適應(yīng)控制 模型跟蹤 解耦控制 半物理仿真 無(wú)人直升機(jī) 飛行控制計(jì)算機(jī)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V279;V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-14
• 縮略詞14-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 課題研究背景和意義15-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外無(wú)人直升機(jī)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 無(wú)人直升機(jī)飛行控制技術(shù)研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4 本文研究的內(nèi)容及安排21-23
• 第二章 無(wú)人直升機(jī)數(shù)學(xué)建模23-36
• 2.1 常用坐標(biāo)系定義23-25
• 2.2 無(wú)人直升機(jī)各部件氣動(dòng)力模型25-30
• 2.2.1 主旋翼氣動(dòng)力模型25-27
• 2.2.2 尾槳?dú)鈩?dòng)力模型27-29
• 2.2.3 機(jī)身氣動(dòng)力模型29
• 2.2.4 無(wú)人直升機(jī)重力分量29-30
• 2.3 無(wú)人直升機(jī)模型的建立30-31
• 2.3.1 無(wú)人直升機(jī)合外力及合力矩30
• 2.3.2 無(wú)人直升機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程30-31
• 2.4 無(wú)人直升機(jī)配平及線性化31-33
• 2.4.1 無(wú)人直升機(jī)配平31-32
• 2.4.2 無(wú)人直升機(jī)小擾動(dòng)線性化方程32-33
• 2.5 無(wú)人直升機(jī)耦合性分析33-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第三章 無(wú)人直升機(jī)常規(guī)控制器設(shè)計(jì)及試驗(yàn)驗(yàn)證36-54
• 3.1 帶動(dòng)態(tài)解耦的姿態(tài)內(nèi)回路控制律設(shè)計(jì)36-42
• 3.1.1 動(dòng)態(tài)解耦系統(tǒng)設(shè)計(jì)36-39
• 3.1.2 增穩(wěn)回路控制律設(shè)計(jì)39
• 3.1.3 縱橫向姿態(tài)回路控制律設(shè)計(jì)39-41
• 3.1.4 航向姿態(tài)回路控制律設(shè)計(jì)41-42
• 3.2 位置外回路控制律設(shè)計(jì)42-45
• 3.2.1 高度保持回路控制律設(shè)計(jì)42-43
• 3.2.2 速度保持回路控制律設(shè)計(jì)43-44
• 3.2.3 定點(diǎn)懸停控制律設(shè)計(jì)44-45
• 3.3 半物理仿真驗(yàn)證45-53
• 3.3.1 半物理仿真系統(tǒng)原理及組成45-48
• 3.3.2 姿態(tài)內(nèi)回路半物理仿真驗(yàn)證48-51
• 3.3.3 位置外回路半物理仿真驗(yàn)證51-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第四章 無(wú)人直升機(jī)自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)及試驗(yàn)驗(yàn)證54-69
• 4.1 無(wú)人直升機(jī)姿態(tài)控制問(wèn)題的描述54-55
• 4.2 自適應(yīng)姿態(tài)跟蹤控制器設(shè)計(jì)55-65
• 4.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì)55-57
• 4.2.2 誤差補(bǔ)償器設(shè)計(jì)57-58
• 4.2.3 自適應(yīng)控制律設(shè)計(jì)58-61
• 4.2.4 可調(diào)參數(shù)收斂性分析61-63
• 4.2.5 半物理仿真驗(yàn)證63-65
• 4.3 自適應(yīng)控制律改進(jìn)65-68
• 4.3.1 改進(jìn)后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖65-66
• 4.3.2 半物理仿真驗(yàn)證66-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第五章 基于雙CPU無(wú)人直升機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)69-86
• 5.1 基于DSP和XE167雙核控制器設(shè)計(jì)69-74
• 5.1.1 DSP控制器設(shè)計(jì)70-71
• 5.1.2 XE167控制器設(shè)計(jì)71-74
• 5.2 主要外圍功能模塊設(shè)計(jì)74-77
• 5.2.1 傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)74-76
• 5.2.2 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)76-77
• 5.2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)77
• 5.3 無(wú)人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)77-81
• 5.3.1 數(shù)據(jù)采集軟件實(shí)現(xiàn)78-79
• 5.3.2 飛行控制軟件實(shí)現(xiàn)79-80
• 5.3.3 遙控遙測(cè)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)80-81
• 5.4 無(wú)人直升機(jī)飛行試驗(yàn)驗(yàn)證81-85
• 5.5 本章小結(jié)85-86
• 第六章 總結(jié)與展望86-88
• 6.1 論文總結(jié)86-87
• 6.2 工作展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 致謝92-93
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文93

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 盛守照;朱彥菘;魏春燕;蔣曉亮;;直升機(jī)強(qiáng)跟蹤自適應(yīng)變穩(wěn)控制器設(shè)計(jì)[J];控制與決策;2014年01期

2 周洪波;裴海龍;賀躍幫;趙運(yùn)基;;基于濾波反步法的無(wú)人直升機(jī)軌跡跟蹤控制[J];控制與決策;2012年04期

3 曹敏;徐凌樺;李捍東;;積分分離的單神經(jīng)元PID控制算法及其研究[J];系統(tǒng)仿真技術(shù);2010年03期

4 淳于江民,張珩;無(wú)人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];飛航導(dǎo)彈;2005年02期

5 張友安,呂鳳琳,孫富春;基于奇異攝動(dòng)的雙連桿柔性臂模糊控制[J];計(jì)算機(jī)仿真;2004年04期

6 王海;徐國(guó)華;;無(wú)人駕駛直升機(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J];直升機(jī)技術(shù);2003年02期

7 黃一敏,郭鎖鳳;直升機(jī)多模態(tài)控制律的全飛行包線設(shè)計(jì)[J];飛行力學(xué);2000年03期

8 楊超;直升機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)高階線性系統(tǒng)建模[J];飛行力學(xué);2000年01期

9 徐科軍,殷銘,張穎;腕力傳感器的一種動(dòng)態(tài)解耦方法[J];應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào);1999年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 宋寶泉;小型無(wú)人直升機(jī)非線性建模與控制算法研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 馬研清;小型無(wú)人直升機(jī)建模及控制問(wèn)題研究[D];黑龍江大學(xué);2013年

2 謝建國(guó);新型涵道無(wú)人飛行器飛行控制策略研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

3 張登建;無(wú)人直升機(jī)飛行仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D];南京航空航天大學(xué);2012年

4 陳健;無(wú)人直升機(jī)飛行控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：1047861