傾轉(zhuǎn)涵道飛行器是一種通過矢量拉力的控制方式來提供升力、動(dòng)力以及操縱力矩的新構(gòu)型飛行器。傾轉(zhuǎn)涵道飛行器具備直升機(jī)垂直起降、低空飛行和空中懸停的特點(diǎn),也具備固定翼飛機(jī)大航程、長航時(shí)和巡航速度快的優(yōu)勢,有著廣泛應(yīng)用前景。本文以小型傾轉(zhuǎn)涵道飛行器為研究對象,首先介紹了傾轉(zhuǎn)涵道飛行器的總體構(gòu)型以及飛行原理。根據(jù)葉素理論對涵道旋翼的飛行動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析,建立了旋翼、機(jī)翼和機(jī)身的準(zhǔn)定常非線性氣動(dòng)力模型,在matlab/simulink中建立了飛行器的全量六自由度非線性飛行動(dòng)力學(xué)模型,為控制律的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。其次,提出小型傾轉(zhuǎn)涵道飛行器在全模式下的操縱策略,采用內(nèi)外環(huán)PID控制結(jié)構(gòu),使飛行器能夠良好的跟隨姿態(tài)以及速度指令;給出了直升機(jī)模式下的自主起降策略,使用控制器切換技術(shù)完成了整個(gè)飛行包線的飛行控制律平滑過渡并進(jìn)行了全包線飛行仿真驗(yàn)證,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制律和操縱策略的可行性。再次,根據(jù)飛行控制系統(tǒng)的要求,建立了采用高精度商用捷聯(lián)慣導(dǎo)為主要觀測傳感器的飛行控制系統(tǒng);考慮到飛行中的突發(fā)狀況,使用板載傳感器對商用捷聯(lián)慣導(dǎo)進(jìn)行備份,以提高飛控系統(tǒng)的可靠性。在軟件上根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級,完善了任務(wù)調(diào)度時(shí)序,使... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 傾轉(zhuǎn)涵道飛行器技術(shù)發(fā)展與研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外涵道式無人機(jī)研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)涵道式無人機(jī)研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 傾轉(zhuǎn)涵道飛行器飛行控制技術(shù)
        1.2.4 嵌入式飛行控制系統(tǒng)
    1.3 論文主要工作
第二章 傾轉(zhuǎn)涵道飛行器飛行動(dòng)力學(xué)建模
    2.1 引言
    2.2 傾轉(zhuǎn)涵道飛行器的總體布局
        2.2.1 飛行器的總體布局和飛行原理
        2.2.2 坐標(biāo)系定義及坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換
    2.3 旋翼氣動(dòng)力模型
        2.3.1 槳葉剖面氣動(dòng)環(huán)境
        2.3.2 旋翼氣動(dòng)力計(jì)算
    2.4 作用在飛機(jī)上的力和力矩
        2.4.1 機(jī)身模型
        2.4.2 機(jī)翼模型
    2.5 飛行動(dòng)力學(xué)模型
        2.5.1 飛行器六自由度動(dòng)力學(xué)方程
        2.5.2 非線性飛行動(dòng)力學(xué)模型
        2.5.3 傾轉(zhuǎn)涵道飛行器過渡路徑分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 傾轉(zhuǎn)涵道飛行器飛行控制律設(shè)計(jì)與仿真
    3.1 引言
    3.2 傾轉(zhuǎn)涵道飛行器操縱策略
        3.2.1 直升機(jī)模式的操縱策略
        3.2.2 固定翼模式的操縱策略
        3.2.3 傾轉(zhuǎn)過渡模式操縱策略
    3.3 傾轉(zhuǎn)涵道飛行器控制律設(shè)計(jì)
        3.3.1 控制器切換技術(shù)
        3.3.2 控制律設(shè)計(jì)
    3.4 數(shù)值仿真
        3.4.1 直升機(jī)模式仿真
        3.4.2 過渡模式仿真
        3.4.3 飛機(jī)模式仿真
    3.5 全模式仿真驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
第四章 傾轉(zhuǎn)涵道飛行器嵌入式飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 飛行控制系統(tǒng)要求
        4.1.1 飛行控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        4.1.2 飛行控制系統(tǒng)總體方案
    4.2 飛行控制系統(tǒng)硬件研制
        4.2.1 飛控計(jì)算機(jī)
        4.2.2 慣性導(dǎo)航模塊及慣性傳感器
        4.2.3 高精度差分GPS
        4.2.4 地面測控系統(tǒng)
    4.3 飛行控制系統(tǒng)軟件構(gòu)架
        4.3.1 嵌入式操作系統(tǒng)
        4.3.2 時(shí)序調(diào)度
    4.4 捷聯(lián)慣導(dǎo)傳感器數(shù)據(jù)讀取
    4.5 本章小結(jié)
第五章 傾轉(zhuǎn)涵道飛行器飛行試驗(yàn)
    5.1 飛行驗(yàn)證
        5.1.1 姿態(tài)保持模式飛行驗(yàn)證
        5.1.2 高度保持模式飛行驗(yàn)證
        5.1.3 位置保持模式飛行驗(yàn)證
    5.2 自主起降試飛試驗(yàn)
        5.2.1 自主起飛試驗(yàn)
        5.2.2 自主著陸試驗(yàn)
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器的建模和操縱分配策略[J]. 夏青元,徐錦法,金開保.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2013(09)
[2]傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)飛行力學(xué)特性[J]. 沙虹偉,陳仁良.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2012(04)
[3]傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)過渡段最優(yōu)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 凡永華,楊軍,賴水清,徐敏.  飛行力學(xué). 2007(01)
[4]無人縱列式直升機(jī)建模與仿真[J]. 王永震,朱紀(jì)洪,孫增圻.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2003(01)
[5]自抗擾控制器及其應(yīng)用[J]. 韓京清.  控制與決策. 1998(01)

博士論文
[1]無人傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)飛行控制研究[D]. 郭劍東.南京航空航天大學(xué) 2013
[2]碟形飛行器系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其動(dòng)力學(xué)模型和控制方法研究[D]. 侯旭陽.北京工業(yè)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]基于FlightGear的無人直升機(jī)飛行仿真技術(shù)研究[D]. 劉鵬.南京航空航天大學(xué) 2011



本文編號：3007533