【摘要】：垂直起降無人機是近幾年新興的一種無人機機型,包括混合式、傾轉(zhuǎn)式、尾座式等多種類型,每種類型都有著各自的優(yōu)點。其中混合式VTOL(垂直起降)無人機作為此類無人機的一個典型代表,具有結(jié)構(gòu)簡單,易于操作的特點,并且集合了多旋翼無人機和固定翼無人機的大部分優(yōu)點,既可以以多旋翼狀態(tài)垂直起降和懸停,也可以以固定翼狀態(tài)高速飛行和大范圍巡航,因此,諸多的優(yōu)勢使得混合式VTOL無人機開始逐漸發(fā)展起來并投入電力巡檢,農(nóng)業(yè)植保,地形勘測等行業(yè)的應(yīng)用。其中由多旋翼轉(zhuǎn)換至固定翼的飛行轉(zhuǎn)換階段成為了混合式VTOL無人機實現(xiàn)這些優(yōu)勢的關(guān)鍵。本文以PX4飛行控制系統(tǒng)為基礎(chǔ),對混合式VTOL無人機飛行狀態(tài)轉(zhuǎn)換階段的控制算法進行研究。首先闡述了有關(guān)混合式VTOL無人機的研究背景和意義,國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和本文的主要研究內(nèi)容。接著描述了混合式無人機的搭建工作及其系統(tǒng)組成,關(guān)于混合式VTOL的飛行原理分為多旋翼狀態(tài)和固定翼狀態(tài)兩種獨立的飛行狀態(tài)進行了完整闡述,說明了飛行測試前的安全檢查和設(shè)置,并完成了飛行測試。然后詳細分析和梳理了PX4飛行控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架,具體包括PX4環(huán)境的搭建與程序的編譯方法,uORB消息機制,飛行控制棧,位置控制算法,姿態(tài)控制算法和手動、輔助、自動三大類飛行模式。然后設(shè)計并實現(xiàn)了以飛行速度的平方最為參考點來分配多旋翼和固定翼在過渡態(tài)的控制比例,并針對多旋翼姿態(tài)和位置控制器外加tanh(x)函數(shù)以控制輸出范圍的控制方法。然后介紹了Gazebo仿真環(huán)境與PX4的關(guān)系,最后通過Gazebo仿真環(huán)境完成了飛行試驗驗證,并對得到的飛行數(shù)據(jù)曲線圖進行了詳細的分析及闡述。
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V279;V217
【圖文】：

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ｖ．逡逑ｚ逡逑圖１＊４京東ＶＴＯＬ垂直起降固定翼無人機逡逑（２）成都縱橫自動化大鵬無人機逡逑縱橫自動化是一家專注于無人機制造的公司，該公司在混合式垂直起降無人逡逑機方面有著一定競爭優(yōu)勢，譬如“ＣＷ－１０大鵬”如圖１－５所示。“ＣＷ－１０大鵬”是以逡逑固定翼為基礎(chǔ)，在兩側(cè)的機翼上增加了多軸動力單元，實現(xiàn)了垂直起降和低空及逡逑低速飛行的功能［３１］。此款無人機身長１．６ｍ，機翼展２．６ｍ，最大起飛重量為１２ｋｇ，逡逑可以空中持續(xù)飛行長達９０分鐘。值得一提的是，“ＣＷ－１０大鵬”的組裝結(jié)構(gòu)極其逡逑簡單，僅需一到兩位操作人員即可在很短的時間內(nèi)完成整機的拼裝，同時也極大逡逑的提高了飛機的可攜帶性。逡逑：一邋３＾逡逑圖１－５邋ＣＷ－Ｉ０大鵬逡逑“ＣＷ－２０大鵬”如圖１－６所示，除了在“ＣＷ－１０大鵬”的基礎(chǔ)上進行了尺寸的逡逑６逡逑

（２）成都縱橫自動化大鵬無人機逡逑縱橫自動化是一家專注于無人機制造的公司，該公司在混合式垂直起降無人逡逑機方面有著一定競爭優(yōu)勢，譬如“ＣＷ－１０大鵬”如圖１－５所示�！埃茫祝保按簌i”是以逡逑固定翼為基礎(chǔ)，在兩側(cè)的機翼上增加了多軸動力單元，實現(xiàn)了垂直起降和低空及逡逑低速飛行的功能［３１］。此款無人機身長１．６ｍ，機翼展２．６ｍ，最大起飛重量為１２ｋｇ，逡逑可以空中持續(xù)飛行長達９０分鐘。值得一提的是，“ＣＷ－１０大鵬”的組裝結(jié)構(gòu)極其逡逑簡單，僅需一到兩位操作人員即可在很短的時間內(nèi)完成整機的拼裝，同時也極大逡逑的提高了飛機的可攜帶性。逡逑：一邋３＾逡逑圖１－５邋ＣＷ－Ｉ０大鵬逡逑“ＣＷ－２０大鵬”如圖１－６所示，除了在“ＣＷ－１０大鵬”的基礎(chǔ)上進行了尺寸的逡逑６逡逑

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本文編號：2754305