本文關(guān)鍵詞：陸空車輛跳飛過渡控制技術(shù)研究

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【摘要】：陸空車輛是一種具有陸地行駛和空中飛行能力的多用途作戰(zhàn)平臺和綜合交通工具,具備空中巡邏、救援和交通運輸?shù)榷喾N功能,能廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。本文以某陸空車輛為研究對象,圍繞陸空車輛的跳飛過渡問題開展研究,研究內(nèi)容包括陸空車輛飛行動力學(xué)建模、系統(tǒng)模態(tài)分析、系統(tǒng)輸入輸出能控性分析、跳飛過渡實現(xiàn)策略分析、基于遺傳算法的跳飛操縱變量優(yōu)化、基于μ綜合控制技術(shù)和PID控制技術(shù)的飛行控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。文章首先從陸空車輛的結(jié)構(gòu)特點入手,分析了陸空車輛建模的特點,確定了陸空車輛飛行動力學(xué)模型結(jié)構(gòu),運用空氣動力學(xué)和剛體動力學(xué)建立了陸空車輛的飛行動力學(xué)模型。然后通過遺傳算法和序列二次規(guī)劃完成陸空車輛模型的配平計算,采用中心差分法獲取了小擾動假設(shè)下的線性模型。基于線性模型對陸空車輛的特性進(jìn)行了深入的分析,通過極點分布、靈敏度矩陣、奇異值等對陸空車輛的穩(wěn)定性、通道間的耦合關(guān)系及能控性進(jìn)行了刻畫。其次,對陸空車輛跳飛的工作原理及跳飛工況的特點進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述,分析了跳飛時各操縱變量變化對跳飛過渡到穩(wěn)定前飛狀態(tài)的影響。為了讓陸空車輛能順利跳飛過渡到穩(wěn)定前飛,分析了跳飛過渡的實現(xiàn)策略,并基于遺傳算法以最小化陸空車輛跳飛結(jié)束時的狀態(tài)相對穩(wěn)定前飛狀態(tài)的偏差為優(yōu)化目標(biāo),以保證跳飛過程的爬升度為約束條件,對操縱變量進(jìn)行了優(yōu)化。然后,針對陸空車輛跳飛過渡問題及陸空車輛的模型特點,運用μ綜合控制技術(shù)設(shè)計了陸空車輛內(nèi)環(huán)的姿態(tài)控制器,該方法能有效的解除系統(tǒng)各通道間的耦合,抑制陣風(fēng)干擾、測量噪聲且有很好的魯棒性。運用PID控制技術(shù)完成了外環(huán)速度和高度的控制。本章還分別對內(nèi)外環(huán)的控制器的性能進(jìn)行了仿真和評估,結(jié)果表明:設(shè)計的飛行控制系統(tǒng)不但能快速準(zhǔn)確的跟蹤參考輸入,還具有很強(qiáng)的抗干擾能力和良好的魯棒性,完全可以控制結(jié)束跳飛后的陸空車輛順利進(jìn)入穩(wěn)定前飛狀態(tài)。最后,針對陸空車輛工作的特點,完成了陸空車輛控制系統(tǒng)軟硬件平臺的設(shè)計,并基于這一套軟硬件平臺完成了陸空車輛在跳飛工況下模型的驗證實驗。
【關(guān)鍵詞】：陸空車輛 跳飛 遺傳算法 μ綜合
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 本課題的研究意義11-12
• 1.2 陸空車輛的發(fā)展與現(xiàn)狀12-14
• 1.3 飛行控制研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4 本課題研究內(nèi)容17-19
• 第2章 陸空車輛飛行動力學(xué)特性研究19-45
• 2.1 陸空車輛建模分析19-21
• 2.1.1 陸空車輛的結(jié)構(gòu)特點19-20
• 2.1.2 陸空車輛建模假設(shè)20
• 2.1.3 陸空車輛飛行動力學(xué)模型結(jié)構(gòu)20-21
• 2.2 機(jī)體運動學(xué)特性21
• 2.3 機(jī)體動力學(xué)特性21-31
• 2.3.1 旋翼力與力矩22-26
• 2.3.2 螺旋槳力與力矩26-29
• 2.3.3 機(jī)身阻力29
• 2.3.4 垂尾力與力矩29-31
• 2.3.5 平尾力與力矩31
• 2.4 旋翼揮舞動力學(xué)特性31-35
• 2.4.1 揮舞方程推導(dǎo)32-34
• 2.4.2 揮舞方程求解34-35
• 2.5 模型特性分析35-42
• 2.5.1 模型線性化35-38
• 2.5.2 模態(tài)分析38-42
• 2.5.3 輸入輸出能控性分析42
• 2.6 本章小結(jié)42-45
• 第3章 陸空車輛跳飛過渡工況研究45-55
• 3.1 跳飛原理45-46
• 3.2 跳飛過渡46-48
• 3.3 跳飛過程操縱變量優(yōu)化分析48-54
• 3.3.1 優(yōu)化算法簡介48-49
• 3.3.2 優(yōu)化問題描述49-50
• 3.3.3 優(yōu)化程序設(shè)計50-51
• 3.3.4 優(yōu)化結(jié)果與驗證51-54
• 3.4 本章小結(jié)54-55
• 第4章 陸空車輛飛行控制技術(shù)研究55-73
• 4.1 引言55-56
• 4.2 μ 綜合控制技術(shù)概述56-59
• 4.2.1 μ 綜合問題描述57-58
• 4.2.2 μ 綜合問題求解58-59
• 4.3 內(nèi)環(huán)控制律設(shè)計與性能評估59-69
• 4.3.1 對象描述60-61
• 4.3.2 性能要求61-63
• 4.3.3 μ 控制器設(shè)計63-64
• 4.3.4 性能評估64-69
• 4.4 外環(huán)控制律設(shè)計與性能評估69-72
• 4.4.1 外環(huán)控制器設(shè)計69-70
• 4.4.2 性能評估70-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 第5章 陸空車輛控制系統(tǒng)實現(xiàn)與試驗73-87
• 5.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計73-80
• 5.1.1 機(jī)載計算機(jī)73-74
• 5.1.2 操縱系統(tǒng)74-76
• 5.1.3 傳感系統(tǒng)76-77
• 5.1.4 其它模塊77-79
• 5.1.5 供電系統(tǒng)79-80
• 5.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計80-81
• 5.3 跳飛試驗驗證81-84
• 5.3.1 試驗操作方案82-83
• 5.3.2 試驗結(jié)果與分析83-84
• 5.4 本章小結(jié)84-87
• 第6章 結(jié)論與展望87-89
• 6.1 總結(jié)87
• 6.2 本文創(chuàng)新點87-88
• 6.3 展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-95
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單95-97
• 致謝97

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