旋翼無(wú)人機(jī)在智能化軍事、農(nóng)業(yè)機(jī)械化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘探和物流等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用平臺(tái)潛力。同固定翼無(wú)人機(jī)相比,旋翼無(wú)人機(jī)的垂直起降、懸停低速飛行的能力使其在執(zhí)行定點(diǎn)、精準(zhǔn)和詳查任務(wù)時(shí)獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。其中,涵道式共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)的獨(dú)特布局形式與普通旋翼無(wú)人機(jī)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)更加緊湊,安全性更強(qiáng),氣動(dòng)噪聲更低,相同的功率與旋翼直徑下,更大的拉力等等。因此,開(kāi)展涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)建模、飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制算法研究是十分迫切與必要的。由于涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)獨(dú)特的氣動(dòng)外形特點(diǎn),其建模和控制方法都面臨著諸多挑戰(zhàn)。本文針對(duì)涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力學(xué)建模復(fù)雜,模型存在強(qiáng)非線性、耦合性和不確定性以及機(jī)體容易受到外界環(huán)境干擾等問(wèn)題設(shè)計(jì)了控制器。本文研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)介紹了涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)的總體構(gòu)形與設(shè)計(jì)參數(shù),綜合國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),采用模塊化思想進(jìn)行了系統(tǒng)化的樣機(jī)建模,分別分析計(jì)算無(wú)人機(jī)子系統(tǒng);結(jié)合滑流理論、葉素理論及動(dòng)量理論對(duì)涵道及旋翼升力系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析;采用面元法分析了控制舵面的偏轉(zhuǎn)角度與控制力矩之間的關(guān)系;運(yùn)用剛體動(dòng)力學(xué)相關(guān)知識(shí)對(duì)無(wú)人機(jī)整機(jī)進(jìn)行建模,得到飛行器的非線性動(dòng)力...

【文章頁(yè)數(shù)】：123 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史及現(xiàn)狀分析
        1.2.1 涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)的國(guó)外現(xiàn)狀
        1.2.2 涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
        1.2.3 涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)建模方法的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)的控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
第2章 涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力學(xué)分析
    2.1 引言
    2.2 涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)布局與設(shè)計(jì)
    2.3 坐標(biāo)系定義及相互轉(zhuǎn)換
        2.3.1 坐標(biāo)系定義
        2.3.2 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換
    2.4 涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)機(jī)體運(yùn)動(dòng)方程
    2.5 涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)各部件動(dòng)力學(xué)分析
        2.5.1 重力
        2.5.2 機(jī)身受力分析
        2.5.3 旋翼空氣動(dòng)力學(xué)分析
        2.5.4 涵道升力動(dòng)力學(xué)分析
        2.5.5 舵面的空氣動(dòng)力學(xué)分析
        2.5.6 陀螺力矩
    2.6 非線性模型建立及其線性化
        2.6.1 無(wú)人機(jī)非線性模型
        2.6.2 小擾動(dòng)線性化
    2.7 相關(guān)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)
        2.7.1 舵機(jī)模型辨識(shí)實(shí)驗(yàn)
        2.7.2 涵道旋翼升力系統(tǒng)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)
    2.8 本章小結(jié)
第3章 基于極點(diǎn)配置的不確定性涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)魯棒控制
    3.1 引言
    3.2 理論基礎(chǔ)
        3.2.1 涵道共軸雙旋翼無(wú)人機(jī)不確定性分析
        3.2.2 區(qū)域極點(diǎn)配置
        3.2.3 線性矩陣不等式理論
    3.3 基于極點(diǎn)配置的不確定性無(wú)人機(jī)懸停魯棒控制
        3.3.1 問(wèn)題描述
        3.3.2 懸停狀態(tài)的狀態(tài)反饋H_∞-控制器設(shè)計(jì)
        3.3.3 無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制數(shù)值仿真研究
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于狀態(tài)觀測(cè)器的魯棒容錯(cuò)控制研究
    4.1 引言
    4.2 問(wèn)題描述
    4.3 有限頻域內(nèi)的基于狀態(tài)觀測(cè)器的多目標(biāo)H./H_∞魯棒容錯(cuò)控制
        4.3.1 控制性能實(shí)現(xiàn)條件
        4.3.2 有限頻域傳感器故障檢測(cè)敏感性條件
        4.3.3 閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性條件
        4.3.4 基于狀態(tài)觀測(cè)器的多目標(biāo)H./H_∞控制器與觀測(cè)器求解
    4.4 數(shù)值仿真研究
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于動(dòng)態(tài)觀測(cè)器的魯棒控制研究
    5.1 引言
    5.2 基于動(dòng)態(tài)觀測(cè)器的魯棒控制
        5.2.1 問(wèn)題描述
        5.2.2 動(dòng)態(tài)觀測(cè)器與控制器的參數(shù)化過(guò)程
        5.2.3 基于動(dòng)態(tài)觀測(cè)器的H_∞控制器設(shè)計(jì)
    5.3 數(shù)值仿真研究
    5.4 本章小結(jié)
第6章 半物理仿真實(shí)驗(yàn)
    6.1 引言
    6.2 半物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        6.2.1 半物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述
        6.2.2 半物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方案
    6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    6.4 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號(hào)：3832825