傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器過渡階段控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、傾轉(zhuǎn)四旋翼機(jī)是一種兼具直升機(jī)和固定翼機(jī)優(yōu)點(diǎn)的飛行器，其垂直起降特性和高速巡航能力是吸引研究者的重要原因。相比服役中的V-22雙旋翼機(jī)型，四旋翼機(jī)在提升載重量的同時(shí)也增加了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度。本文在自制傾轉(zhuǎn)四旋翼機(jī)模型的基礎(chǔ)上對(duì)其過渡階段控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　首先構(gòu)建了傾轉(zhuǎn)四旋翼機(jī)模型，分析過渡過程特點(diǎn)，計(jì)算得到模型機(jī)的空速-短艙角過渡曲線。根據(jù)操縱方案的不同將其分為直升機(jī)加速和短艙傾轉(zhuǎn)兩個(gè)飛行模式。利用經(jīng)典力學(xué)理論建立了模型機(jī)在

2、兩個(gè)模式中的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。
　　然后根據(jù)所建模型將傾轉(zhuǎn)四旋翼機(jī)各部分抽象為傳遞函數(shù)。根據(jù)兩個(gè)模式的系統(tǒng)特性，選擇經(jīng)典PID控制結(jié)合超前校正方式對(duì)直升機(jī)模式進(jìn)行控制，選擇參數(shù)自整定控制方式對(duì)短艙傾轉(zhuǎn)模式進(jìn)行控制。在simulink環(huán)境下完成兩種控制器的設(shè)計(jì)和仿真，根據(jù)各通道的頻域和時(shí)域響應(yīng)驗(yàn)證了控制器能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。
　　接著根據(jù)控制器運(yùn)算速度、控制精度等要求完成電控系統(tǒng)的硬件選型及基于ADuC7060單片機(jī)的飛控P

3、CB電路設(shè)計(jì)。針對(duì)控制系統(tǒng)對(duì)反饋信號(hào)的精度要求，設(shè)計(jì)了互補(bǔ)濾波器等融合算法以補(bǔ)償MEMS傳感器的測量缺陷。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了過渡階段的飛行控制框架，在IAR編譯環(huán)境下完成了飛行控制律解算、姿態(tài)求取及通信接口驅(qū)動(dòng)程序的編寫。
　　最后在LabView環(huán)境下開發(fā)了檢測機(jī)體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和調(diào)節(jié)控制器參數(shù)的上位機(jī)界面。通過一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了傳感器濾波、融合算法的效果。介紹了PID控制系統(tǒng)調(diào)試的方法，在參數(shù)調(diào)試完成的基礎(chǔ)上對(duì)直升機(jī)模式各通道控制效果進(jìn)