本文關(guān)鍵詞：無人直升機(jī)自動(dòng)起降控制技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 無人直升機(jī) 自動(dòng)起降 高度控制 渦環(huán)理論 等效仿真

【摘要】：自動(dòng)起降是無人直升機(jī)重要的飛行功能之一,也是任務(wù)完成的關(guān)鍵階段。常規(guī)起降控制策略滿足了基本的起降要求,但在復(fù)雜的外界環(huán)境下其適應(yīng)能力較差。本文針對(duì)樣例無人直升機(jī)在自動(dòng)起降控制中幾個(gè)亟需解決的問題,提出了改進(jìn)方案。首先,對(duì)起降階段無人直升機(jī)本身的氣動(dòng)特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析,闡明了影響起降性能的主要因素是外部環(huán)境因素,而非無人直升機(jī)懸停時(shí)的空氣動(dòng)力學(xué)特性,為后續(xù)控制律的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ);分析了常規(guī)高度控制方案的控制性能不足,提出了改進(jìn)高度控制方案,并揭示該控制結(jié)構(gòu)的內(nèi)在機(jī)理,非線性仿真結(jié)果表明在諸多不確定性環(huán)境因素?cái)_動(dòng)下改進(jìn)方案的控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)、魯棒性好。其次,從無人直升機(jī)工程實(shí)際出發(fā),根據(jù)功率法和渦環(huán)理論設(shè)計(jì)了起降過程中高度變化率的合理范圍,將改進(jìn)高度控制律應(yīng)用到自動(dòng)起降環(huán)節(jié);結(jié)合懸停狀態(tài)的位置和航向控制方案,制定了完整的自動(dòng)起降階段控制策略;針對(duì)近地著陸時(shí)傳感器死區(qū)特性,提出了兩種不同的總距通道控制方案,從原理上分析其可行性并進(jìn)行了驗(yàn)證。最后,為了充分快速地驗(yàn)證自動(dòng)起降控制性能,搭建了基于RotorLib非線性六自由度等效仿真驗(yàn)證環(huán)境。針對(duì)起降階段的特殊性,設(shè)計(jì)了典型案例進(jìn)行非線性仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明本文所設(shè)計(jì)的自動(dòng)起降控制律具有較好的控制效果和自適應(yīng)能力,提高了樣例無人直升機(jī)的飛行控制品質(zhì),滿足工程應(yīng)用的需求,適合于樣例無人直升機(jī)使用。
【關(guān)鍵詞】：無人直升機(jī) 自動(dòng)起降 高度控制 渦環(huán)理論 等效仿真
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V279;V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 注釋表14-15
• 縮略詞15-16
• 第一章 緒論16-26
• 1.1 引言16
• 1.2 無人直升機(jī)典型飛行過程16-19
• 1.2.1 自動(dòng)起飛過程17-18
• 1.2.2 自動(dòng)著陸過程18-19
• 1.3 研究背景19-24
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3.2 課題組研究現(xiàn)狀20-24
• 1.4 論文章節(jié)安排24-26
• 第二章 起降特性分析26-42
• 2.1 引言26
• 2.2 無人直升機(jī)運(yùn)動(dòng)方程26-30
• 2.2.1 無人直升機(jī)全量運(yùn)動(dòng)方程26-27
• 2.2.2 無人直升機(jī)小擾動(dòng)線性化方程27-30
• 2.2.3 頻率特性分析30
• 2.3 起飛質(zhì)量對(duì)起降的影響30-34
• 2.3.1 起飛質(zhì)量不確定性對(duì)運(yùn)動(dòng)模態(tài)的影響31-32
• 2.3.2 起飛質(zhì)量不確定性對(duì)配平的影響32-34
• 2.4 場(chǎng)高對(duì)起降的影響34-37
• 2.4.1 場(chǎng)高對(duì)運(yùn)動(dòng)模態(tài)的影響34-35
• 2.4.2 場(chǎng)高對(duì)配平的影響35-37
• 2.5 地面效應(yīng)對(duì)起降的影響37-39
• 2.6 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)起降的影響39-40
• 2.6.1 轉(zhuǎn)速對(duì)旋翼升力的影響39-40
• 2.6.2 轉(zhuǎn)速對(duì)反扭矩的影響40
• 2.7 本章小結(jié)40-42
• 第三章 高度通道控制律設(shè)計(jì)42-59
• 3.1 引言42
• 3.2 常規(guī)高度控制律性能分析42-48
• 3.2.1 常規(guī)高度控制結(jié)構(gòu)42-43
• 3.2.2 起飛質(zhì)量不確定性的影響43-44
• 3.2.3 場(chǎng)高的影響44-45
• 3.2.4 風(fēng)擾動(dòng)的影響45-46
• 3.2.5 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)影響46-48
• 3.2.6 常規(guī)高度控制律性能分析小結(jié)48
• 3.3 改進(jìn)高度控制律設(shè)計(jì)48-53
• 3.3.1 升降速度控制回路設(shè)計(jì)48-52
• 3.3.2 高度控制回路設(shè)計(jì)52-53
• 3.4 控制律對(duì)比分析53-55
• 3.4.1 時(shí)域分析53-54
• 3.4.2 頻域分析54-55
• 3.5 非線性仿真分析55-58
• 3.5.1 起飛質(zhì)量不確定下改進(jìn)高度控制性能分析55
• 3.5.2 垂向風(fēng)擾動(dòng)下改進(jìn)高度控制性能分析55-57
• 3.5.3 轉(zhuǎn)速波動(dòng)下改進(jìn)高度控制性能分析57-58
• 3.6 本章小結(jié)58-59
• 第四章 自動(dòng)起飛控制策略設(shè)計(jì)59-75
• 4.1 引言59
• 4.2 常規(guī)自動(dòng)起飛控制方案59-60
• 4.3 改進(jìn)自動(dòng)起飛控制方案60-66
• 4.3.1 爬升速度設(shè)計(jì)60-63
• 4.3.2 總距通道控制律63-64
• 4.3.3 縱橫向通道控制律64-65
• 4.3.4 尾槳通道控制律65-66
• 4.4 自動(dòng)起飛控制性能分析66-74
• 4.4.1 風(fēng)擾動(dòng)66-69
• 4.4.2 重心偏移69-71
• 4.4.3 起飛海拔71
• 4.4.4 轉(zhuǎn)速波動(dòng)71-72
• 4.4.5 自動(dòng)起飛綜合仿真72-74
• 4.5 本章小結(jié)74-75
• 第五章 自動(dòng)著陸控制策略設(shè)計(jì)75-86
• 5.1 引言75
• 5.2 著陸渦環(huán)狀態(tài)分析75-77
• 5.2.1 垂直下降渦環(huán)狀態(tài)特性75-76
• 5.2.2 渦環(huán)判據(jù)76
• 5.2.3 垂直下降速度計(jì)算76-77
• 5.3 自動(dòng)著陸控制方案77-82
• 5.3.1 定轉(zhuǎn)速變總距著陸方案78-80
• 5.3.2 定總距變轉(zhuǎn)速著陸方案80-82
• 5.3.3 其它通道控制方案82
• 5.4 自動(dòng)著陸控制性能分析82-84
• 5.5 本章小結(jié)84-86
• 第六章 綜合仿真驗(yàn)證86-96
• 6.1 引言86
• 6.2 等效仿真環(huán)境開發(fā)86-91
• 6.2.1 等效仿真概述86
• 6.2.2 等效仿真總體框架86-87
• 6.2.3 樣例無人直升機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)模型87-89
• 6.2.4 等效飛控軟件開發(fā)89-91
• 6.3 綜合仿真驗(yàn)證91-93
• 6.3.1 綜合仿真方案91-92
• 6.3.2 全過程仿真結(jié)果92-93
• 6.4 科研試飛驗(yàn)證93-95
• 6.4.1 自動(dòng)起飛試飛驗(yàn)證93-94
• 6.4.2 自動(dòng)著陸試飛驗(yàn)證94-95
• 6.5 本章小結(jié)95-96
• 第七章 總結(jié)與展望96-98
• 7.1 本文主要研究?jī)?nèi)容96-97
• 7.2 后續(xù)工作展望97-98
• 參考文獻(xiàn)98-102
• 致謝102-103
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文103

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本文編號(hào)：933959