由于無人機（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）具有體積小和靈活性高的特點,無人機的出鏡率在人們的生活中越來越高。六旋翼飛行器是旋翼飛行器典型的代表之一,相較于四旋翼具有更好地穩(wěn)定性和負載能力。隨著旋翼飛行器的廣泛應用,無人機在工作中的故障問題也越來越突出。對此人們對無人機的可靠性和穩(wěn)定性提出了更高的要求,眾多的學者也針對無人機的容錯控制策略展開了逐步深入的研究。本文是以六旋翼飛行器為研究對象,主要討論當六旋翼飛行器的執(zhí)行器發(fā)生故障時采用滑模觀測器和切換系統(tǒng)容錯控制結合的方法的有效性。首先,深入講解了研究飛行器系統(tǒng)的重要意義,對旋翼飛行器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了總結,并對故障診斷和容錯技術進行了簡單的概述。隨后根據(jù)六旋翼飛行器的硬件結構和飛行原理,結合牛頓歐拉定律建立六旋翼飛行器的姿態(tài)角方程和位置耦合方程,并進行一定的簡化。接著針對執(zhí)行器故障后的模型進行了數(shù)學描述。其次,將六旋翼飛行器工作狀態(tài)劃分為3類,即常態(tài)下的工作狀態(tài)、執(zhí)行器發(fā)生部分效率損失后的工作狀態(tài)和執(zhí)行器發(fā)生單翼損壞故障情況下的工作狀態(tài)。設計了適用于六旋翼飛行器系統(tǒng)的滑模觀測器,采用滑模觀測器對故障信息進行... 

【文章來源】：蘭州交通大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

六旋翼飛行器

進行了試飛，但不盡人意只飛行了1.5m便落地了。在20世紀20年代，法國éOehmichen設計出自己的多旋翼飛行器，實現(xiàn)了14分鐘的飛行[3]。緊接著同時期美國人GBothezat制造出名為“飛行章魚”的四旋翼飛行器，實現(xiàn)了載客飛行的新里程，但飛行高度只有5m，如圖1.2所示。20世紀50年代，美國陸軍測試了多種垂直起降的方式，結合多家公司設計了“飛行吉普”，以杠桿燃氣渦輪機為動力，在1959~1960年間達到了穩(wěn)定飛行狀態(tài)，但是卻由于高度和速度達不到作戰(zhàn)要求，未曾服役[4]。自此以后旋翼飛行器的發(fā)展停滯不前維持了三十多年。圖1.2“飛行章魚”旋翼飛行器20世紀90年代，旋翼飛行器以玩具的角色重新出現(xiàn)在了歷史的舞臺，當時微機電系統(tǒng)慣性導航系統(tǒng)開始應用，這使得旋翼飛行器能夠穩(wěn)定的飛行[5]。KeyenceGryoSaucerIIE-570橫空闖入日本市場，同時期由電池供電的四旋翼也相繼出世。自2004年美國的Spectrolutions公司推出Dragonflyer系列多旋翼無人機才讓旋翼飛行器真正意義上的實現(xiàn)了商用飛行[6]。2006年，德國的MicrodronesGmbH推出了MD4-200四旋翼和Mikrokopter飛控，實現(xiàn)了旋翼像“空中釘子”一樣懸停在空中。2010

蘭州交通大學工程碩士學位論文-7-2數(shù)學模型的建立如果要對六旋翼飛行器進行控制器的設計，首先需要對六旋翼飛行器的系統(tǒng)進行分析建模。本章介紹了六旋翼的類型分類，分析了六旋翼的結構組成和飛行原理，定義了機體坐標和地面坐標，并根據(jù)歐拉方程和牛頓定律構建了六旋翼飛行器的動力學模型，最后根據(jù)坐標系之間的關系推出六旋翼機體坐標系和地面坐標系之間的轉換關系。2.1六旋翼的飛行原理分析2.1.1六旋翼的結構六旋翼的結構有多種形式，根據(jù)六個旋翼的分布進行分類，較為常見的是“米”字和“Y”型的機體結構，如圖2.1所示。(a)“米”字型結構(b)“Y”字型結構圖2.1六旋翼結構圖由于“米”字型相較“Y”型穩(wěn)定性更好、容錯性能更好和對稱性高的優(yōu)點，因而“米”字型六旋翼應用更為廣泛，所以本文選擇“米”字型六旋翼飛行器進行分析建模。圖2.2六旋翼實物模型

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于觀測器的魯棒故障診斷與容錯控制技術研究[D]. 彭宇.哈爾濱工程大學 2016
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碩士論文
[1]六旋翼飛行器動力系統(tǒng)容錯控制策略研究[D]. 李偉杰.蘭州交通大學 2018
[2]四旋翼飛行器容錯控制的研究[D]. 黨媛媛.天津理工大學 2018
[3]混合動力多旋翼飛行器振動濾波算法的研究[D]. 薛壯壯.西安理工大學 2017
[4]六旋翼飛行器軌跡跟蹤的控制方法研究[D]. 蔡敏.蘭州交通大學 2017
[5]四旋翼飛行器控制系統(tǒng)關鍵技術研究[D]. 張浩.哈爾濱工程大學 2017
[6]基于模糊不確定觀測器的四旋翼飛行器魯棒自適應軌跡跟蹤控制[D]. 王永.大連海事大學 2017
[7]執(zhí)行器故障下的四旋翼飛行器容錯控制[D]. 儲敏.哈爾濱工程大學 2017
[8]具有自主巡航功能的四旋翼飛行器設計[D]. 張學昕.哈爾濱理工大學 2016
[9]小型多旋翼無人機飛行控制器研究[D]. 李旭陽.西安電子科技大學 2014
[10]四旋翼飛行器導航及控制技術研究[D]. 馬遠超.哈爾濱工程大學 2013



本文編號：3366668