直升機(jī)控制方法研究及三維可視化系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、本文主要針對(duì)直升機(jī)的飛行控制系統(tǒng)和機(jī)動(dòng)飛行科目仿真進(jìn)行展開研究。設(shè)計(jì)了直升機(jī)解耦控制器，研究了直升機(jī)的各模態(tài)控制規(guī)律。針對(duì)直升機(jī)的典型飛行任務(wù)，采用VisualC++6.0平臺(tái)與OpenGL仿真軟件開發(fā)了一套實(shí)時(shí)可視化演示系統(tǒng)。 首先，建立直升機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)模型。通過(guò)計(jì)算各部件所產(chǎn)生的氣動(dòng)力與力矩，得出用于直升機(jī)機(jī)動(dòng)飛行仿真的非線性動(dòng)力學(xué)模型。同時(shí)在某些特殊飛行狀態(tài)下(如懸停和低速飛行)進(jìn)行小擾動(dòng)線性化，該線性化模型用于直升機(jī)的

2、俯仰、滾轉(zhuǎn)偏航和高度等通道的控制器設(shè)計(jì)。 其次，根據(jù)直升機(jī)在懸停和低速前飛狀態(tài)的小擾動(dòng)線性化模型，利用LQ方法對(duì)直升機(jī)的縱向通道和側(cè)向通道進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)，根據(jù)預(yù)先定義的性能指標(biāo)，合理選擇加權(quán)矩陣Q，R，然后通過(guò)對(duì)黎卡提方程進(jìn)行求解得出最優(yōu)反饋控制增益矩陣。 再次，對(duì)直升機(jī)全狀態(tài)方程進(jìn)行解耦設(shè)計(jì)。本文利用隱模型跟蹤解耦控制中內(nèi)外回路設(shè)計(jì)的思想，將解耦設(shè)計(jì)分解為內(nèi)回路和外回路兩部分。在內(nèi)回路采用基于特征結(jié)構(gòu)配置的方法進(jìn)

3、行設(shè)計(jì)，使內(nèi)回路獲得良好的解耦控制效果。而外回路的則基于單回路經(jīng)典設(shè)計(jì)方法，從而使得整個(gè)回路的解耦控制得到簡(jiǎn)化。 然后，對(duì)直升機(jī)機(jī)動(dòng)飛行科目進(jìn)行仿真。為了使直升機(jī)機(jī)動(dòng)飛行任務(wù)直觀、形象化同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)反映出直升機(jī)各狀態(tài)的變化情況。本文采用VisualC++6.0開發(fā)平臺(tái)，利用OpenGL三維仿真軟件來(lái)渲染地理環(huán)境，如地形、天空、太陽(yáng)、海浪的繪制，同時(shí)結(jié)合3DMax直升機(jī)模型導(dǎo)入到VC平臺(tái)下顯示。通過(guò)對(duì)直升機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行數(shù)

4、值迭代解算，以及對(duì)直升機(jī)飛行控制模塊的解算，針對(duì)直升機(jī)的縱向與橫向機(jī)動(dòng)飛行科目，如縱向機(jī)動(dòng)飛行科目：懸停著陸，急躍升與急躍降，加速/減速機(jī)動(dòng)飛行和魚躍飛行，以及橫航向飛行：協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎、蛇形飛行等進(jìn)行三維仿真，并實(shí)時(shí)繪制直升機(jī)當(dāng)前飛行狀態(tài)如速度，位置，角速度以及操控量的動(dòng)態(tài)變化曲線，通過(guò)狀態(tài)變化曲線來(lái)判斷直升機(jī)完成機(jī)動(dòng)飛行任務(wù)的能力。 最后，對(duì)本文的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，并針對(duì)直升機(jī)飛行仿真和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面提出了需要進(jìn)一步研究的工