本文選題：涵道無人機 + 動力學模型��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學》2016年碩士論文

【摘要】：涵道式旋翼無人機系統(tǒng)能夠垂直起降和懸停,同時具備良好的機動性和可操控性,在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中表現(xiàn)出愈加重要的作用。本文從涵道無人機系統(tǒng)設計的角度出發(fā),著重開展了一系列的研究工作,主要內(nèi)容如下:(1)從總體設計的角度出發(fā),對無人機的材料選用和結構布局進行了總體規(guī)劃,采用模塊化設計思路對其機械及電子系統(tǒng)結構進行了設計。設計過程中針對螺旋槳高頻振動降低航姿參考系統(tǒng)測姿準確性的問題,提出了基于方向余弦矩陣的互補濾波姿態(tài)估計方法,并通過數(shù)值仿真對算法的有效性進行了驗證。(2)采用分體建模方式建立了涵道無人機剛體六自由度運動模型,通過空氣動力學原理著重分析涵道、螺旋槳、導流片、控制舵片等氣動部件的特性,并計算了相關結構參數(shù)。采用PID控制方法設計了雙回路姿態(tài)穩(wěn)定控制器,通過數(shù)值仿真對控制回路的性能進行了測試和驗證。(3)采用面向?qū)ο缶幊谭椒ㄔO計并實現(xiàn)了涵道無人機地面控制軟件,軟件針對涵道無人機飛行控制和參數(shù)整定的功能需求,實現(xiàn)了3D視景顯示、航空虛擬儀表、地圖導航、在線調(diào)參、離線數(shù)值仿真等功能。經(jīng)聯(lián)調(diào)測試,軟件的實時性和交互性良好,可滿足涵道無人機地面控制的要求。(4)基于設計內(nèi)容完成了涵道無人機機體加工和裝配,通過飛行試驗對所設計的互補濾波算法和姿態(tài)控制算法的有效性進行了驗證,試驗結果表明所設計的算法具備良好的姿態(tài)控制效果,滿足系統(tǒng)設計的預期要求。
[Abstract]:The culvert rotor UAV system can take off and land vertically and hovering, and has good maneuverability and maneuverability. It plays an increasingly important role in modern warfare. In this paper, a series of research work is carried out from the angle of the design of the tunnel UAV system. The main contents are as follows: (1) from the point of view of the overall design, the material selection and the structure layout of the UAV are planned. The structure of mechanical and electronic system is designed by modularization. Aiming at the accuracy of attitude determination of propeller's high frequency vibration reducing attitude reference system, a complementary filtering attitude estimation method based on directional cosine matrix is proposed. The validity of the algorithm is verified by numerical simulation. (2) the six-degree-of-freedom motion model of the rigid body of the ducted UAV is established by using the split-body modeling method, and the duct, propeller and flow guide are analyzed emphatically by the aerodynamic principle. The characteristics of pneumatic components such as rudder are controlled, and the related structural parameters are calculated. The dual loop attitude stabilization controller is designed by using pid control method, and the performance of the control loop is tested and verified by numerical simulation. (3) the ground control software of tunnel UAV is designed and implemented by object-oriented programming method. According to the functional requirements of flight control and parameter setting of the ducted UAV, the software realizes the functions of 3D scene display, aeronautical virtual instrument, map navigation, on-line parameter adjustment, off-line numerical simulation and so on. The test results show that the software is real-time and interactive, which can meet the requirements of ground control of the tunnel UAV. (4) based on the design content, the machining and assembly of the airframe of the tunnel UAV are completed. The effectiveness of the designed complementary filtering algorithm and attitude control algorithm is verified by flight test. The experimental results show that the designed algorithm has a good attitude control effect and meets the expected requirements of the system design.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V279

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本文編號：2097087