本文關(guān)鍵詞：前三點式無人機地面建模技術(shù)研究

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【摘要】：無人機地面受力情況非常復(fù)雜,動力學(xué)特性與空中飛行時有很大不同,建立一個準(zhǔn)確的地面模型,模擬無人機地面動力學(xué)特性,為滑跑控制邏輯提供真實的仿真環(huán)境,滿足地面過程仿真驗證需求,對無人機安全起降具有重要的意義。本文以某型前三點式無人機為對象,在分析了無人機地面滑跑過程的動力學(xué)特性后,將起落架緩沖器等效為一個彈簧阻尼系統(tǒng),根據(jù)起落架壓縮量與機輪支撐力間的關(guān)系,建立了起落架力學(xué)模型。在分析摩擦系數(shù)與機輪滑移率變化關(guān)系后,根據(jù)無人機地面?zhèn)认蜻\動特點,將側(cè)向運動劃分為低速滑跑階段和高速滑跑階段。針對低速滑行地面摩擦力大,抵消外界擾動能力強的特點,應(yīng)用力與力矩平衡機制,設(shè)計了三輪側(cè)力分配機制,建立了樣例無人機地面低速運動的動力學(xué)模型。綜合考慮無人機高速滑行時氣動效應(yīng)明顯,地面摩擦顯著減弱等因素,建立了機輪側(cè)力與側(cè)偏剛度、側(cè)偏角間定量模型,實現(xiàn)了樣例無人機高速階段的地面動力學(xué)模擬。在完成樣例無人機地面運動摩擦力建模后,根據(jù)前輪偏轉(zhuǎn)和后輪剎車兩種糾偏機構(gòu)作用機制,建立了地面摩擦力與前輪偏轉(zhuǎn)角、剎車結(jié)合力矩間的動力學(xué)模型,模擬了前輪偏轉(zhuǎn)和后輪剎車糾偏過程中的樣例無人機地面受力變化過程。完成無人機滑行過程所有動力學(xué)分析后,根據(jù)慣性空間牛頓動力學(xué)與運動學(xué)理論,建立了無人機地面動力學(xué)模型。仿真結(jié)果表明該模型較準(zhǔn)確地模擬了無人機地面動力學(xué)特性,地面模型準(zhǔn)確、可用,滿足仿真驗證需求。
【關(guān)鍵詞】：無人機 地面模型 滑跑 建模 仿真
【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】：2016
【分類號】：V279
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-15
• 第一章 緒論15-20
• 1.1 研究背景及意義15-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 地面建模面臨的難題18
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排18-20
• 第二章 無人機地面運動及動力學(xué)分析20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 無人機動力學(xué)分析20-23
• 2.2.1 對象描述20
• 2.2.2 坐標(biāo)系定義及轉(zhuǎn)換20-21
• 2.2.3 地面滑行過程分析21-23
• 2.2.4 基本假設(shè)23
• 2.3 地面受力分析23-27
• 2.3.1 重力25
• 2.3.2 氣動力與力矩25-26
• 2.3.3 發(fā)動機推力26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 無人機起落架系統(tǒng)建模28-35
• 3.1 引言28
• 3.2 起落架系統(tǒng)構(gòu)成28-29
• 3.3 起落架動力學(xué)模型29-33
• 3.3.1 緩沖器動力學(xué)模型29-31
• 3.3.2 機輪支撐力建模31-33
• 3.4 起落架模型仿真33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第四章 無人機地面摩擦力建模35-47
• 4.1 引言35
• 4.2 地面摩擦力構(gòu)成35
• 4.3 縱向摩擦力建模35-39
• 4.3.1 機輪摩擦系數(shù)分析35-38
• 4.3.2 縱向摩擦力38-39
• 4.4 側(cè)向摩擦力建模39-44
• 4.4.1 側(cè)向摩擦力分析39-40
• 4.4.2 低速階段側(cè)向摩擦力模型40-42
• 4.4.3 高速階段側(cè)向摩擦力模型42-44
• 4.5 地面摩擦力模型仿真44-46
• 4.5.1 機輪摩擦系數(shù)仿真44-45
• 4.5.2 摩擦力模型仿真45-46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 第五章 機輪操縱系統(tǒng)建模47-58
• 5.1 引言47
• 5.2 剎車系統(tǒng)動力學(xué)建模47-50
• 5.2.1 差動剎車糾偏過程47-48
• 5.2.2 機輪剎車裝置48-49
• 5.2.3 機輪結(jié)合力矩49
• 5.2.4 機輪動力學(xué)模型49-50
• 5.3 差動剎車系統(tǒng)模型仿真50-53
• 5.3.1 左輪剎車仿真50-52
• 5.3.2 右主輪剎車仿真52-53
• 5.4 前輪偏轉(zhuǎn)操縱模型53-54
• 5.5 前輪偏轉(zhuǎn)操縱模型仿真54-55
• 5.6 地面轉(zhuǎn)彎能力分析55-57
• 5.7 本章小節(jié)57-58
• 第六章 無人機地面模型綜合58-62
• 6.1 引言58
• 6.2 無人機受到的合力及合力矩58-60
• 6.2.1 發(fā)動機及氣動力和力矩58-59
• 6.2.2 地面作用力及力矩59
• 6.2.3 無人機綜合力及力矩59-60
• 6.3 運動學(xué)及動力學(xué)模型60-61
• 6.3.1 動力學(xué)模型60
• 6.3.2 運動學(xué)模型60-61
• 6.4 本章小結(jié)61-62
• 第七章 仿真及結(jié)果分析62-77
• 7.1 引言62
• 7.2 仿真環(huán)境62-63
• 7.3 無風(fēng)情況下地面滑行仿真63-74
• 7.3.1 無人機結(jié)構(gòu)對稱時地面運動63-70
• 7.3.2 無人機結(jié)構(gòu)不對稱地面運動70-74
• 7.4 側(cè)風(fēng)擾動下地面滑跑仿真74-76
• 7.5 本章小結(jié)76-77
• 第八章 總結(jié)與展望77-79
• 8.1 本文工作總結(jié)77-78
• 8.2 后續(xù)工作展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 致謝83-84
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：871463