無人機因其便利、可靠的特點在許多領(lǐng)域內(nèi)得以應用。在此背景下,本文提出了一種陸空兩棲旋翼式無人機,并圍繞其機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、飛行動力學模型建立、控制算法等方面展開了研究。針對無人機飛行空間的限制問題,提出了一種陸空兩棲旋翼式機械結(jié)構(gòu)的無人機。通過設(shè)計一種雙輪式行走機構(gòu)與普通無人機相結(jié)合,從而實現(xiàn)無人機陸地行走的目的。同時由于此機構(gòu)的存在,能夠?qū)o人機起到一定的保護作用。對整個系統(tǒng)中關(guān)鍵性部件進行了有限元分析,結(jié)果表明結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足整個系統(tǒng)的工作要求。通過一定合理的假設(shè)與簡化,根據(jù)空氣動力學知識以及一般動力學的知識構(gòu)建了一種無人機的飛行動力學模型。具體分析無人機的動力學模型并參考相關(guān)文獻后采取了一種雙層循環(huán)控制框架。此框架外層為PID控制器,用來控制無人機的位置運動。內(nèi)層框架是一種基于T-S模糊控制器模型的滑模控制器,用來實現(xiàn)無人機姿態(tài)角的控制目的。最后完成了無人機硬件與軟件的設(shè)計與搭建。通過在MATLAB/SIMULINK中對無人機飛行算法的仿真,驗證了本文提出的控制算法的可行性以及優(yōu)點。并通過實驗驗證了陸空兩棲旋翼式無人機陸地行走能力。 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３機械蝙蝠（左）及球形飛行器（右）??

：?１．１??圖２．２陸空兩棲旋翼式無人機系統(tǒng)陸地前進示意圖??通過圖２．２可知，當內(nèi)部無人機具有一定俯仰角度之后，其電機提供的真實升力會??分解為水平方向的一個推進力以及向上的升力。其推進力可以驅(qū)動外部的雙輪行走機構(gòu)??的路面運動，而向上的部分升力可以抵消整個系統(tǒng)的一定重力，從而減小與地面的摩擦??力。??傘?＾—?個?一＾?Ｋ??ｊｙＳ８Ｂ８９８８ｗＢＳＢＨＢ８Ｂ??ｆ?ｔ??圖２．３陸空兩棲旋翼式無人機系統(tǒng)陸地轉(zhuǎn)向示意圖??由于無人機旋翼與空氣之間的空氣阻力作用，當四個旋翼的轉(zhuǎn)速不同的時候，整個??系統(tǒng)會受到一個轉(zhuǎn)軸為垂直方向的轉(zhuǎn)矩，從而能夠為陸空兩棲旋翼式無人機提供在陸地??行駛時的轉(zhuǎn)向力。??一般的無人機系統(tǒng)運動動力學模型，以及系統(tǒng)控制輸入與輸出之間的關(guān)系比較復雜。??上文中只是對其做了最簡單的描述，目的在于闡述陸空兩棲旋翼式無人機陸地行駛的方??式以及其可行性。在后面章節(jié)中為了給控制系統(tǒng)做服務，會將相關(guān)內(nèi)容詳細分析與描述。??通過上述的分析，本文提出了一種為滿足課題要求的陸空兩棲旋翼式無人機整體布局方??案

兩棲旋翼式無人機在不同狀態(tài)下的運動分析狀況：??：?１．１??圖２．２陸空兩棲旋翼式無人機系統(tǒng)陸地前進示意圖??通過圖２．２可知，當內(nèi)部無人機具有一定俯仰角度之后，其電機提供的真實升力會??分解為水平方向的一個推進力以及向上的升力。其推進力可以驅(qū)動外部的雙輪行走機構(gòu)??的路面運動，而向上的部分升力可以抵消整個系統(tǒng)的一定重力，從而減小與地面的摩擦??力。??傘?＾—?個?一＾?Ｋ??ｊｙＳ８Ｂ８９８８ｗＢＳＢＨＢ８Ｂ??ｆ?ｔ??圖２．３陸空兩棲旋翼式無人機系統(tǒng)陸地轉(zhuǎn)向示意圖??由于無人機旋翼與空氣之間的空氣阻力作用，當四個旋翼的轉(zhuǎn)速不同的時候，整個??系統(tǒng)會受到一個轉(zhuǎn)軸為垂直方向的轉(zhuǎn)矩，從而能夠為陸空兩棲旋翼式無人機提供在陸地??行駛時的轉(zhuǎn)向力。??一般的無人機系統(tǒng)運動動力學模型，以及系統(tǒng)控制輸入與輸出之間的關(guān)系比較復雜。??上文中只是對其做了最簡單的描述，目的在于闡述陸空兩棲旋翼式無人機陸地行駛的方??式以及其可行性。在后面章節(jié)中為了給控制系統(tǒng)做服務，會將相關(guān)內(nèi)容詳細分析與描述。??通過上述的分析

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2930708