【摘要】：傾轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)作為一款新型飛行器,不但能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降的功能,還擁有了固定翼快速巡航的優(yōu)勢(shì),同時(shí)把二者的長(zhǎng)處集于一身,是目前研究的熱門(mén)機(jī)型。其飛行狀態(tài)主要分為三部分:直升機(jī)飛行模態(tài)、固定翼飛行模態(tài)以及過(guò)渡段飛行模態(tài),其中最為特殊的就是過(guò)渡段飛行,隨著傾轉(zhuǎn)翼及固定在其上的動(dòng)力裝置傾轉(zhuǎn),各個(gè)變量都在不斷變化,實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的平穩(wěn)過(guò)渡以及相連模態(tài)之間的轉(zhuǎn)換非常困難。目前沒(méi)有現(xiàn)成的控制器可供參考,研究?jī)A轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)的飛行控制器至關(guān)重要。傾轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)是典型的多輸入-多輸出-多信息耦合的代表,在飛控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中不僅是直升機(jī)模式和固定翼模式的簡(jiǎn)單疊加。飛控系統(tǒng)作為傾轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)的核心,需要滿足高度集成性、廣泛擴(kuò)展性和快速實(shí)時(shí)反應(yīng)的要求。本文針對(duì)傾轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)飛控硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題展開(kāi)研究工作,完成飛控系統(tǒng)總方案設(shè)計(jì)、傳感器與芯片選擇以及硬件電路原理圖設(shè)計(jì)、PCB的繪制、模塊化軟件設(shè)計(jì)和編程以及姿態(tài)算法設(shè)計(jì),最后對(duì)飛控硬件平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試和仿真,已驗(yàn)證其可否滿足設(shè)計(jì)之初的要求。首先,根據(jù)傾轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)要求,研究無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)預(yù)案,闡述傾轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)飛行原理和飛行要求,按照飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求完成硬件平臺(tái)方案設(shè)計(jì)。針對(duì)無(wú)人機(jī)飛控硬件系統(tǒng)平臺(tái)以及各個(gè)軟件模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)研究。將硬件平臺(tái)按模塊劃分為主控單元、傳感器單元、電源管理單元、無(wú)線數(shù)傳單元、擴(kuò)展端口單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號(hào)傳輸單元,針對(duì)不同模塊來(lái)進(jìn)行分層原理圖設(shè)計(jì)。接下來(lái)根據(jù)模塊化思路來(lái)進(jìn)行軟件驅(qū)動(dòng)程序編譯。之后,對(duì)傾轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行姿態(tài)控制算法設(shè)計(jì)及多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)融合分析。針對(duì)三種姿態(tài)控制算法進(jìn)行對(duì)比,論述基于四元數(shù)的姿態(tài)控制算法,并且設(shè)計(jì)完成基于卡爾曼濾波算法。完成多個(gè)傳感器采集數(shù)據(jù)融合,完成對(duì)無(wú)人機(jī)姿態(tài)偏差參量分析與計(jì)算并對(duì)姿態(tài)偏差量進(jìn)行校正處理。最終,對(duì)所設(shè)計(jì)的傾轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)飛控硬件平臺(tái)完成系統(tǒng)半實(shí)物仿真測(cè)試。以便對(duì)飛控系統(tǒng)硬件進(jìn)行在線評(píng)估測(cè)試,完成對(duì)無(wú)人機(jī)的姿態(tài)控制測(cè)試,仿真測(cè)試結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的飛控系統(tǒng)硬件部分能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：V279;V249.1
【圖文】：

南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 1 章 緒論第 1 章 緒論1.1 研究的背景和目的談到傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)，大家最先反應(yīng)到的應(yīng)該就是由美國(guó)的 Boeing 和 BellHelicopter 公司所聯(lián)合研發(fā)的 V-22，如圖（1-1），它是傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)走向成熟的代表作。其于 2006 年下半年就已經(jīng)加入美國(guó)空軍開(kāi)始服役，隨后，2007 年又加入美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)開(kāi)始了新的征程�？梢哉f(shuō)它在美軍的變翼直升機(jī)中是新寵兒。

貝爾公司設(shè)計(jì)的XV-3

圖 1-3 貝爾公司設(shè)計(jì)的 XV-15圖 1-4 貝爾 609 傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)在新型傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)的研究領(lǐng)域，“帶頭大哥”的寶座無(wú)疑屬于貝爾公gle Eye“鷹眼”（如圖 1-5）的發(fā)展，標(biāo)志著無(wú)人機(jī)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。傾轉(zhuǎn)旋術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，讓“鷹眼”有著無(wú)可挑剔的速度、可靠性和低成本的優(yōu)點(diǎn)眼”無(wú)人機(jī)外形采用單翼布局的起落架結(jié)構(gòu)[4]。2006 年，“鷹眼”TR916 型無(wú)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2775428