發(fā)布時(shí)間：2017-08-13 07:09

  本文關(guān)鍵詞：共軸式無人直升機(jī)飛行控制律設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 共軸式無人直升機(jī) 控制律設(shè)計(jì) 根軌跡法 Simulink仿真

【摘要】：近幾年來,隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)不斷的革新,綠色農(nóng)業(yè),精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等技術(shù)得以快速的發(fā)展,農(nóng)業(yè)航空技術(shù)應(yīng)用得到了越來越多人的重視。但是目前在農(nóng)業(yè)噴灑作業(yè)方面,采用的固定翼飛機(jī)通常是有人駕駛的。固定翼飛機(jī)在進(jìn)行噴灑作業(yè)時(shí)具有諸多限制,如固定翼飛機(jī)在進(jìn)行噴灑作業(yè)時(shí)速度不能低于失速速度,考慮到飛行安全性噴灑作業(yè)高度不宜太低,固定翼飛機(jī)的起降需要專門的跑道等,綜合以上因素,選用直升機(jī)更適合噴灑作業(yè)要求。共軸式直升機(jī)相比與傳統(tǒng)直升機(jī),具有載荷大、懸停時(shí)功耗較小、穩(wěn)定性高的特點(diǎn),特別適合具有有大載荷、低空低速飛行需要的農(nóng)業(yè)噴灑作業(yè)任務(wù)。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,航空作業(yè)飛機(jī)向著無人的方向發(fā)展,因此,本文將共軸式無人直升機(jī)作為實(shí)驗(yàn)平臺,以飛行控制理論為基礎(chǔ),進(jìn)行了共軸式無人直升機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立與飛行控制律設(shè)計(jì)。文章首先對共軸式無人直升機(jī)建模進(jìn)行了理論推導(dǎo),在進(jìn)行旋翼建模時(shí),加入了雙旋翼氣動(dòng)干擾因子,運(yùn)用剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)方程推導(dǎo)出共軸式無人直升機(jī)全量非線性模型;采用小擾動(dòng)理論,對建立的共軸式無人直升機(jī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行線性化,再利用牛頓迭代法,將獲得的線性化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行配平,為飛行控制律設(shè)計(jì)做了準(zhǔn)備。隨后,以共軸式無人直升機(jī)平衡狀態(tài)點(diǎn)為參考,從縱向控制、橫向控制、高度控制和位置控制這四大方面,對共軸式無人直升機(jī)飛行控制律設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述說明,利用Simulink建立控制律仿真模型,對所設(shè)計(jì)的飛行控制律進(jìn)行仿真驗(yàn)證與調(diào)整,從各個(gè)方面的階躍響應(yīng)曲線圖中可以看出,控制律參數(shù)選取比較合適,能夠平穩(wěn)的控制共軸式無人直升機(jī),因此本設(shè)計(jì)具有較好的穩(wěn)定性。文章最后,進(jìn)行仿真飛行試驗(yàn),通過分析試驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)一步驗(yàn)證了飛行控制律設(shè)計(jì)具有良好的品質(zhì),能夠滿足基本的飛行要求,加快了共軸式無人直升機(jī)在農(nóng)用航空領(lǐng)域應(yīng)用的步伐。
【關(guān)鍵詞】：共軸式無人直升機(jī) 控制律設(shè)計(jì) 根軌跡法 Simulink仿真
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1;V279
【目錄】：

• 摘要8-9
• 英文摘要9-11
• 1 引言11-16
• 1.1 研究的目的與意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 共軸式直升機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 共軸式直升機(jī)飛行控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 研究的主要內(nèi)容14-15
• 1.4 小結(jié)15-16
• 2 飛行控制律設(shè)計(jì)方案16-21
• 2.1 飛行模態(tài)設(shè)計(jì)16
• 2.2 共軸式無人直升機(jī)控制律結(jié)構(gòu)16-18
• 2.3 控制律的設(shè)計(jì)方法18-19
• 2.4 PID算法介紹19-20
• 2.5 小結(jié)20-21
• 3 共軸式無人直升機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立21-31
• 3.1 直升機(jī)坐標(biāo)系21-22
• 3.1.1 地面坐標(biāo)系21
• 3.1.2 機(jī)體坐標(biāo)系21-22
• 3.2 共軸式無人直升機(jī)動(dòng)力學(xué)分析22-26
• 3.2.1 旋翼空氣動(dòng)力學(xué)24-25
• 3.2.2 旋翼揮舞運(yùn)動(dòng)分析25-26
• 3.2.3 機(jī)身氣動(dòng)分析26
• 3.2.4 平尾和垂尾氣動(dòng)分析26
• 3.3 直升機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析26-27
• 3.4 共軸式無人直升機(jī)數(shù)學(xué)模型線性化及配平27-30
• 3.5 小結(jié)30-31
• 4 共軸式無人直升機(jī)飛行控制律設(shè)計(jì)31-50
• 4.1 共軸式無人直升機(jī)開環(huán)特性分析31-33
• 4.1.1 穩(wěn)定性分析31
• 4.1.2 耦合性分析31-33
• 4.2 縱向控制律設(shè)計(jì)33-37
• 4.2.1 縱向增穩(wěn)控制律設(shè)計(jì)34-36
• 4.2.2 縱向姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)36-37
• 4.3 橫向控制律設(shè)計(jì)37-42
• 4.3.1 橫向增穩(wěn)控制律設(shè)計(jì)37-39
• 4.3.2 橫向姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)39-40
• 4.3.3 航向姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)40-42
• 4.4 高度控制律設(shè)計(jì)42-44
• 4.5 位置控制律設(shè)計(jì)44-49
• 4.5.1 縱向位置控制律設(shè)計(jì)44-46
• 4.5.2 橫向位置控制律設(shè)計(jì)46-49
• 4.6 小結(jié)49-50
• 5 仿真與飛行試驗(yàn)50-61
• 5.1 模型搭建與仿真試驗(yàn)50-57
• 5.1.1 縱向控制律仿真50-52
• 5.1.2 橫向控制律仿真52-53
• 5.1.3 偏航控制律仿真53-55
• 5.1.4 高度控制律仿真55
• 5.1.5 縱向位置控制律仿真55-56
• 5.1.6 橫向位置控制律仿真56-57
• 5.2 共軸式無人直升機(jī)飛行試驗(yàn)57-60
• 5.2.1 飛控系統(tǒng)的組成57-58
• 5.2.2 仿真飛行試驗(yàn)58-60
• 5.3 小結(jié)60-61
• 6 結(jié)論與展望61-62
• 6.1 結(jié)論61
• 6.2 展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：666008