傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)是一種特殊的飛行器,它的機(jī)翼兩側(cè)各安裝了一套能夠傾轉(zhuǎn)的旋翼。隨著旋翼位置的變化,無(wú)人機(jī)工作在不同的飛行模態(tài):直升機(jī)模態(tài)、固定翼模態(tài)及介于兩者之間的過(guò)渡模態(tài)。傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)既有垂直起降、低空低速飛行的能力,又能夠?qū)崿F(xiàn)高速、遠(yuǎn)距離巡航。其獨(dú)特的構(gòu)型給其帶來(lái)出色的性能,但也產(chǎn)生了許多新的技術(shù)難題。尤其是在過(guò)渡模態(tài)階段,無(wú)人機(jī)存在氣動(dòng)特性復(fù)雜、操縱冗余、交叉耦合等問(wèn)題,給飛控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。本文以一小型傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)為研究對(duì)象,研究其過(guò)渡模態(tài)飛行的控制方法,主要工作如下:首先,建立了傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)的動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。分析無(wú)人機(jī)在各個(gè)飛行模態(tài)下的操縱策略。針對(duì)過(guò)渡模態(tài)飛行階段,在不同傾轉(zhuǎn)角下對(duì)無(wú)人機(jī)模型進(jìn)行配平,確定一條安全的“傾轉(zhuǎn)路徑”。此外,為了簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),將傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)模型解耦為縱向和橫側(cè)向模型。其次,考慮到無(wú)人機(jī)在不同傾轉(zhuǎn)角下操縱特性會(huì)發(fā)生變化,提出了一套適合過(guò)渡模態(tài)的縱向控制策略。對(duì)無(wú)人機(jī)縱向模型中的各通道設(shè)計(jì)滑�？刂破�,使得系統(tǒng)狀態(tài)有限時(shí)間內(nèi)收斂到滑模面,漸近收斂到平衡點(diǎn),結(jié)合擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器,提升系統(tǒng)魯棒性。針對(duì)過(guò)渡模態(tài)中,無(wú)人機(jī)氣動(dòng)舵面與旋翼拉力矢量操縱冗余的問(wèn)題,給出一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的控制分配策略。仿真結(jié)果證明了控制方法的有效性。最后,為改善系統(tǒng)收斂特性,針對(duì)傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)有限時(shí)間控制器,采用非奇異終端滑模控制方法,結(jié)合擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器,使系統(tǒng)狀態(tài)有限時(shí)間收斂到平衡點(diǎn)。此外,參照縱向控制思路,提出一套橫側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制方法及控制分配策略。將縱向及橫側(cè)向控制器同時(shí)作用于傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)全量模型。仿真結(jié)果表明,無(wú)論系統(tǒng)中是否存在擾動(dòng),無(wú)人機(jī)都能安全、平穩(wěn)地完成過(guò)渡飛行,系統(tǒng)動(dòng)態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能良好,魯棒性強(qiáng)。
【學(xué)位單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V279;V249.1

【參考文獻(xiàn)】

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7 曹蕓蕓;陳仁良;;傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器的操縱策略和配平方法[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2009年01期

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本文編號(hào)：2823296