本文關(guān)鍵詞：小型無(wú)人飛艇的建模與運(yùn)動(dòng)仿真的研究

  更多相關(guān)文章： 飛艇建模 六自由度數(shù)學(xué)模型 特征建模 運(yùn)動(dòng)仿真

【摘要】：近年來(lái),通訊業(yè)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展,改變了很多傳統(tǒng)生活方式,任何的一項(xiàng)生產(chǎn)生活活動(dòng)如果有了現(xiàn)代通訊技術(shù),就會(huì)取得革命性的發(fā)展。在這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代,通訊設(shè)備是任何信息交換的載體基礎(chǔ)和先決條件。通訊設(shè)備大部分是作為一個(gè)地區(qū)發(fā)展的長(zhǎng)期規(guī)劃設(shè)施在建設(shè)。但是,由于自然因素,突發(fā)事件,以及一些臨時(shí)性的生產(chǎn)活動(dòng),組件一個(gè)臨時(shí)性的通訊設(shè)備是在短時(shí)高效解決問(wèn)題的首選方案。而小型無(wú)人飛艇,這種利用輕于空氣作為懸浮動(dòng)力的飛行器,在很多臨時(shí)通訊場(chǎng)景中不可或缺的扮演者重要的角色。小型無(wú)人飛艇,具有節(jié)約燃料,在空中停留時(shí)間長(zhǎng),無(wú)噪音,飛行較為穩(wěn)定,不需要特殊的起降場(chǎng)所等等很多優(yōu)點(diǎn)。本文所研究的主要應(yīng)用場(chǎng)所是利用小型無(wú)人飛艇,作為通信節(jié)點(diǎn),懸浮在較低空條件下,組建臨時(shí)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)。首先,對(duì)小型無(wú)人飛艇進(jìn)行力學(xué)建模,進(jìn)行受力分析,從受力和運(yùn)動(dòng)兩個(gè)維度來(lái)分析飛艇的力學(xué)和運(yùn)動(dòng)特征。構(gòu)建出較為符合實(shí)際情況的力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程和六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)模型。然后,將非線(xiàn)性的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行線(xiàn)性化表示,在橫向和縱向兩個(gè)方向上分別用數(shù)學(xué)方程表示,較為精確的模擬量化飛艇的運(yùn)動(dòng)。其次,利用Matlab/Simulink的飛行模擬組件,對(duì)以上數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)小型無(wú)人飛艇的運(yùn)動(dòng)模擬和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。其中包括自然環(huán)境因素模擬模塊,飛艇運(yùn)動(dòng)模擬模塊,數(shù)據(jù)采集及控制模塊。最后,進(jìn)行飛艇自然運(yùn)動(dòng)情況的仿真,控制率的仿真,并對(duì)團(tuán)隊(duì)中飛艇控制隊(duì)友設(shè)計(jì)的飛艇控制系統(tǒng)方案進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估其可行性。
【關(guān)鍵詞】：飛艇建模 六自由度數(shù)學(xué)模型 特征建模 運(yùn)動(dòng)仿真
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V274
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-13
• 1.1.1 飛艇的輝煌歷史和優(yōu)勢(shì)11-13
• 1.1.2 無(wú)人飛艇的特點(diǎn)和應(yīng)用13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究背景13-16
• 1.2.1 國(guó)外飛艇的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)飛艇的發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.3 關(guān)于飛艇未來(lái)的展望16-17
• 1.4 論文的研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.5 論文的結(jié)構(gòu)安排18-19
• 第2章 小型無(wú)人飛艇飛行系統(tǒng)總體方案19-26
• 2.1 飛艇的技術(shù)參數(shù)19-22
• 2.1.1 飛艇的結(jié)構(gòu)組成19-20
• 2.1.2 飛艇的實(shí)物模型20-21
• 2.1.3 飛艇的飛行原理21-22
• 2.2 飛行控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)22-25
• 2.2.1 系統(tǒng)需求分析22-23
• 2.2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-24
• 2.2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 小型無(wú)人飛艇數(shù)學(xué)模型構(gòu)建26-40
• 3.1 數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)分析26-30
• 3.1.1 空間坐標(biāo)系26-28
• 3.1.2 空間坐標(biāo)系的關(guān)系28-29
• 3.1.3 飛艇的受力分析29-30
• 3.2 構(gòu)建動(dòng)力學(xué)方程30-35
• 3.2.1 浮力和重力30
• 3.2.2 驅(qū)動(dòng)力30-31
• 3.2.3 空氣動(dòng)力31-33
• 3.2.4 流體慣性力33-34
• 3.2.5 動(dòng)力學(xué)方程34-35
• 3.3 動(dòng)力學(xué)方程的構(gòu)建35-37
• 3.3.1 質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)方程36
• 3.3.2 姿態(tài)運(yùn)動(dòng)方程36
• 3.3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程36-37
• 3.4 運(yùn)動(dòng)方程的線(xiàn)性化37-39
• 3.4.1 小擾動(dòng)法37-38
• 3.4.2 橫向運(yùn)動(dòng)方程38-39
• 3.4.3 縱向運(yùn)動(dòng)方程39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 自然環(huán)境風(fēng)場(chǎng)的模擬40-46
• 4.1 自然風(fēng)場(chǎng)模型的構(gòu)建40-41
• 4.1.1 基本風(fēng)模型構(gòu)建40
• 4.1.2 陣風(fēng)模型的構(gòu)建40-41
• 4.1.3 漸變風(fēng)模型的構(gòu)建41
• 4.1.4 隨機(jī)風(fēng)模型的構(gòu)建41
• 4.2 風(fēng)速的模型的仿真41-44
• 4.2.1 基本風(fēng)數(shù)學(xué)模型仿真42
• 4.2.2 陣風(fēng)的數(shù)學(xué)模型仿真42
• 4.2.3 漸變風(fēng)的模型仿真42-43
• 4.2.4 隨機(jī)風(fēng)的模型仿真43
• 4.2.5 組合自然風(fēng)模型仿真43-44
• 4.3 仿真結(jié)果對(duì)比44-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第5章 特征模式的辨識(shí)和控制率規(guī)劃46-56
• 5.1 飛艇的特征模式46-49
• 5.1.1 特征模式46
• 5.1.2 如何識(shí)別特征模式46-47
• 5.1.3 飛艇特征模型辨識(shí)47-49
• 5.2 飛行姿態(tài)調(diào)整49-52
• 5.2.1 俯仰姿態(tài)調(diào)整49-51
• 5.2.2 偏航姿態(tài)的調(diào)整51-52
• 5.3 控制率的規(guī)劃52-55
• 5.3.1 傳統(tǒng)PID介紹52-53
• 5.3.2 專(zhuān)家PID與算法53-54
• 5.3.3 控制響應(yīng)曲線(xiàn)分析54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 致謝60

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