【摘要】：無人直升機具有良好的機動性、抗風性,能夠完成低空飛行、原地轉(zhuǎn)圈等特殊飛行動作,因而廣泛應用于軍事打擊和民用救災、勘測等場景。目前多旋翼無人機自主飛行控制系統(tǒng)的研究較多,而無人直升機自主飛行控制系統(tǒng)的研究及工程實現(xiàn)相對較少。本文從直升機飛行控制理論出發(fā),對無人直升機自主飛行控制系統(tǒng)、地面站軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)進行分析設計及工程實現(xiàn)研究,并探索建立多無人直升機編隊飛行控制架構(gòu)。本文研究工作主要包括如下內(nèi)容:1、本文以亞拓600小型電動直升機為研究對象,分析其數(shù)學模型,設計了基于串級PID的姿態(tài)、定高及定點自主飛行控制算法,并進行算法仿真及參數(shù)整定。仿真結(jié)果表明,所設計的自主飛行控制算法響應速度快、控制精度高,為后續(xù)飛行控制器軟硬件設計、調(diào)試奠定理論基礎。同時討論了基于互補濾波的傳感器數(shù)據(jù)融合算法,為姿態(tài)估計軟件設計提供理論依據(jù)。2、根據(jù)無人直升機自主飛行控制系統(tǒng)設計要求,完成飛行控制器內(nèi)置硬件設計及外置硬件選型,實現(xiàn)自主飛行控制算法、直升機輸出控制分配律。同時對無線數(shù)據(jù)鏈路進行硬件選型,實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路通信協(xié)議。最后軟硬件測試結(jié)果表明,該飛行控制器各項功能指標正常,能夠進行后續(xù)自主飛行控制研究。3、根據(jù)無人直升機自主飛行控制系統(tǒng)設計要求,進行地面站軟件總體設計,分別實現(xiàn)了飛行數(shù)據(jù)顯示、地圖航點規(guī)劃及無線數(shù)據(jù)通信等功能。軟件測試表明,該地面站能夠?qū)崟r接收并顯示飛行數(shù)據(jù),能在地圖上精確定位無人直升機并進行航點規(guī)劃,能發(fā)送指令至飛行控制器,滿足自主飛行控制系統(tǒng)要求。4、針對無人直升機自主飛行控制系統(tǒng)試飛實驗要求,首先設計了一系列無人直升機試飛實驗安全條例及調(diào)試章程,確保試飛實驗的安全性,其次在解決無人直升機機體振動的前提下,采用仿真基礎PID參數(shù)進行姿態(tài)、定點、定高試飛參數(shù)整定,最后方形航線測試表明,該系統(tǒng)性能良好,能夠?qū)崿F(xiàn)定點、定高及航線飛行任務,滿足自主飛行控制系統(tǒng)要求。5、針對多無人直升機編隊飛行控制架構(gòu),在地面站軟件中設計了編隊飛行控制子界面及后臺控制程序,并采用兩架無人直升機進行了編隊重構(gòu)及編隊飛行試飛實驗。實驗結(jié)果表明,該架構(gòu)能夠完成基礎的編隊飛行任務,為今后編隊研究奠定工程基礎。
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南昌航空大學碩士學位論文 第一章 緒論人直升機如圖 1-4 所示。2015 年南京航空航天大學基于亞拓 800 直升機設計“靈，

本文編號：2676646