本文關(guān)鍵詞：無人直升機懸停狀態(tài)位置及航向控制技術(shù)研究

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【摘要】：懸停是無人直升機的飛行特色,也是最重要的飛行功能之一。原有飛行控制律解決了基本飛行問題,然而飛行性能不足。本文針對無人直升機懸�？刂浦袔讉�亟需解決的問題,提出了改進方案。首先,針對課題組缺少置信度高、易用的數(shù)學(xué)模型的問題,本文研究了Rotorlib軟件建模的方法,并針對其線性化的樣例無人直升機高階模型作降階處理及對象特性分析,為控制律設(shè)計及仿真驗證打下基礎(chǔ)。其次,針對大氣擾動下懸停位置精度不足的問題,本文提出了基于地速的位置控制,并形成兩種懸停方式:地速懸停和基于地速的高精度懸停,滿足了不同的懸停需求。其中基于地速的高精度懸停在大氣擾動下的位置精度顯著提高。針對懸停段原有航向控制對干擾適應(yīng)性不足的問題,本文設(shè)計了一種基于指令內(nèi)回路的航向控制方法。該結(jié)構(gòu)以偏航角速率為控制核心,符合無人直升機的特性。對比分析表明改進航向控制加強了對航向干擾的適應(yīng)性,航向通道的穩(wěn)定性得到提高。接著,為了搭建控制律快速驗證平臺,本文設(shè)計了等效仿真環(huán)境,重點開發(fā)了等效飛控軟件和仿真模型軟件。等效飛控采用windows移植版的實時內(nèi)核?cos-II,保證導(dǎo)航控制模塊“等效”性。仿真模型軟件基于二次封裝的Rotor Lib模型庫開發(fā),提高了易用性。最后,綜合對比驗證控制律。綜合仿真結(jié)果表明:本文設(shè)計的控制律提高了飛行性能,更適合樣例無人直升機使用。懸�；剞D(zhuǎn)的試飛驗證也表明了本文所設(shè)計的控制律的可行性。
【關(guān)鍵詞】：無人直升機 Rotorlib 懸停 位置控制 航向控制 等效飛控
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 注釋表13-14
• 縮略詞14-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 引言15
• 1.2 懸停模態(tài)下的飛行控制難點15-16
• 1.3 研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 國內(nèi)外研究成果16-17
• 1.3.2 課題研究背景17-19
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)19-21
• 第二章 無人直升機建模與對象特性分析21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 ROTORLIB建模21-24
• 2.2.1 模型選取依據(jù)21-22
• 2.2.2 樣例無人直升機配置22-24
• 2.3 模型降階及其合理性分析24-29
• 2.3.1 模型降階25-26
• 2.3.2 合理性分析26-29
• 2.4 對象特性分析29-34
• 2.4.1 模態(tài)分析29-31
• 2.4.2 耦合特性分析31-33
• 2.4.3 頻域特性分析33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第三章 原有位置控制律分析35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 原有位置控制律35-38
• 3.2.1 控制律總體架構(gòu)35
• 3.2.2 姿態(tài)增穩(wěn)回路35-37
• 3.2.3 位置控制回路37-38
• 3.3 原有位置控制抗風性能的不足38-44
• 3.3.1 常值風場對懸停的影響39-42
• 3.3.2 動態(tài)風場對懸停的影響42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 基于地速的位置控制律改進設(shè)計45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 控制結(jié)構(gòu)45-47
• 4.2.1 地速控制回路45-47
• 4.2.2 位置控制回路47
• 4.3 控制律參數(shù)設(shè)計47-54
• 4.3.1 姿態(tài)增穩(wěn)回路設(shè)計47-50
• 4.3.2 地速控制回路設(shè)計50-52
• 4.3.3 位置控制回路設(shè)計52-54
• 4.4 控制律對比分析54-60
• 4.4.1 控制機理分析對比54-55
• 4.4.2 非線性仿真對比55-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第五章 航向控制律設(shè)計61-76
• 5.1 引言61
• 5.2 基于阻尼內(nèi)回路的原有航向控制律性能分析61-64
• 5.2.1 控制結(jié)構(gòu)61-62
• 5.2.2 影響航向控制性能的因素62-64
• 5.3 基于指令內(nèi)回路的航向控制改進設(shè)計64-69
• 5.3.1 控制結(jié)構(gòu)65-67
• 5.3.2 參數(shù)設(shè)計67-69
• 5.4 航向控制律對比分析69-75
• 5.4.1 控制性能對比69-74
• 5.4.2 航向容錯性能分析74-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 第六章 等效仿真環(huán)境開發(fā)76-86
• 6.1 引言76
• 6.2 等效仿真環(huán)境76-78
• 6.2.1 開發(fā)思想76-77
• 6.2.2 總體架構(gòu)77-78
• 6.3 模塊軟件的開發(fā)78-85
• 6.3.1 等效飛控開發(fā)78-80
• 6.3.2 Rotor Lib仿真模型開發(fā)80-83
• 6.3.3 通信協(xié)議設(shè)計83-85
• 6.4 本章小結(jié)85-86
• 第七章 綜合驗證86-94
• 7.1 引言86
• 7.2 綜合仿真方案86-88
• 7.2.1 方案1仿真結(jié)果87
• 7.2.2 方案2仿真結(jié)果87-88
• 7.2.3 方案3仿真結(jié)果88
• 7.3 仿真模態(tài)詳細對比88-92
• 7.3.1 小速度飛行88-90
• 7.3.2 懸停回轉(zhuǎn)90-91
• 7.3.3 懸停著陸91-92
• 7.4 試飛驗證92-93
• 7.5 本章小結(jié)93-94
• 第八章 總結(jié)與展望94-96
• 8.1 本文的主要工作94-95
• 8.2 后續(xù)工作的展望95-96
• 參考文獻96-99
• 致謝99-100
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文100

【相似文獻】

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