【摘要】：傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器是一種既可垂直起降又可以快速前飛的卓越飛行器。但從旋翼模式過渡到固定翼模式的傾轉(zhuǎn)過渡過程控制難度較大,不易實(shí)現(xiàn)。而傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器由于在機(jī)身上對稱增加了一對旋翼,使得傾轉(zhuǎn)過渡過程中,飛行器的重心始終維持在四個旋翼的中心,其縱向平面的穩(wěn)定性加強(qiáng),從而使所設(shè)計的飛行控制律魯棒性更強(qiáng),抗干擾能力也大大增加,有效地降低了飛行器的控制難度。傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器有“工”字和“十”字兩種構(gòu)型,本文針對項(xiàng)目設(shè)計的“十”字型傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器構(gòu)型,提出了在傾轉(zhuǎn)過渡過程中采用分步傾轉(zhuǎn)的飛行控制策略,采用模塊化建模方法,分別建立了傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的旋翼、機(jī)翼、機(jī)身、尾翼等氣動模型,根據(jù)其飛行模式和運(yùn)動方程,構(gòu)建了傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的全模式飛行力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,針對飛行力學(xué)模型中線性較強(qiáng)的四旋翼飛行模式與固定翼平飛模式,采用串級PID控制方法進(jìn)行飛行控制律設(shè)計,而對其非線性較強(qiáng)的傾轉(zhuǎn)過渡飛行模式的控制律設(shè)計,則采用模糊自適應(yīng)PID方法。隨后,分別對三種飛行模式的滾轉(zhuǎn)、俯仰、偏航和高度的控制進(jìn)行了仿真分析,完成了飛行器飛行過程的可視化。進(jìn)一步開發(fā)了基于PIXHAWK的整機(jī)飛控系統(tǒng),以及基于ARM芯片的各硬件模塊,編寫了相應(yīng)的測試與通信程序,研制了實(shí)驗(yàn)樣機(jī),開展了飛行器的外場試飛,對研制的“十”字型傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的飛控系統(tǒng)和飛行控制律進(jìn)行了驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V275.1;V249.1
【圖文】：

圖 1.1X 構(gòu)型四旋翼 圖 1.2 十字構(gòu)型四旋翼內(nèi)外研究發(fā)展與現(xiàn)狀于國外傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)起步較早，已經(jīng)有較多定型的機(jī)型。國外以傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的，進(jìn)行傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的研究也更為方便。而國內(nèi)對于傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的年限較短，所以很多工作僅僅還是停留在理論方面。 國外在飛行器研制方面的發(fā)展與現(xiàn)狀轉(zhuǎn)四旋翼飛行器較早提出的兩種構(gòu)型分別是如圖 1.3 所示在 1963 年提出的“行器[2]和如圖 1.4 所示在 1966 年提出的“X-22A”傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器[3]。

圖 1.1X 構(gòu)型四旋翼 圖 1.2 十字構(gòu)型四旋翼內(nèi)外研究發(fā)展與現(xiàn)狀于國外傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)起步較早，已經(jīng)有較多定型的機(jī)型。國外以傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的，進(jìn)行傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的研究也更為方便。而國內(nèi)對于傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的年限較短，所以很多工作僅僅還是停留在理論方面。 國外在飛行器研制方面的發(fā)展與現(xiàn)狀轉(zhuǎn)四旋翼飛行器較早提出的兩種構(gòu)型分別是如圖 1.3 所示在 1963 年提出的“行器[2]和如圖 1.4 所示在 1966 年提出的“X-22A”傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器[3]。

1.1X 構(gòu)型四旋翼 圖 1.2 十字構(gòu)型四旋翼研究發(fā)展與現(xiàn)狀傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)起步較早，已經(jīng)有較多定型的機(jī)型。國外以傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的關(guān)傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的研究也更為方便。而國內(nèi)對于傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的研短，所以很多工作僅僅還是停留在理論方面。飛行器研制方面的發(fā)展與現(xiàn)狀翼飛行器較早提出的兩種構(gòu)型分別是如圖 1.3 所示在 1963 年提出的“X和如圖 1.4 所示在 1966 年提出的“X-22A”傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器[3]。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2753011