基于增益調(diào)度的傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)模態(tài)轉(zhuǎn)換飛行控制.pdf

1、傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)是一種獨(dú)特的飛行器，它在常規(guī)固定翼飛機(jī)的基礎(chǔ)上安裝了可傾轉(zhuǎn)的旋翼。因此，它既能像直升機(jī)一樣垂直起降、懸停和低空低速飛行，又能像固定翼飛機(jī)一樣高速和遠(yuǎn)距離巡航。傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)具有三種飛行模態(tài):直升機(jī)模態(tài)、固定翼模態(tài)和介于二者之間的轉(zhuǎn)換飛行模態(tài)。多模態(tài)飛行方式在帶給我們優(yōu)越的飛行性能同時(shí)，也帶來許多技術(shù)難題，尤其是在模態(tài)轉(zhuǎn)換階段的飛行控制問題。本文以某小型傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)為研究對(duì)象，研究了該飛機(jī)垂直起飛以及模態(tài)轉(zhuǎn)換飛行的相關(guān)問題。主要工

2、作如下:
　　首先，分析了傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)三種模態(tài)的操縱策略，并在特定傾轉(zhuǎn)角對(duì)飛機(jī)各模態(tài)進(jìn)行配平，確定一個(gè)大致的模態(tài)轉(zhuǎn)換飛行包線。整個(gè)模態(tài)轉(zhuǎn)換過程采取定高轉(zhuǎn)換飛行。此外，為了消除各通道之間的耦合、簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)模型進(jìn)行解耦和線性化，并通過對(duì)模型進(jìn)一步處理，得到各模態(tài)含參數(shù)不確定性的狀態(tài)空間描述。
　　其次，鑒于該類飛機(jī)的強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合以及時(shí)變特性，給出一種模態(tài)轉(zhuǎn)換飛行的增益調(diào)度方法?？紤]到整個(gè)過程存在較

3、大的氣動(dòng)參數(shù)攝動(dòng)和陣風(fēng)干擾，在各工作點(diǎn)設(shè)計(jì)其魯棒H∞控制器。針對(duì)該類飛行器既具有拉力矢量操縱又存在氣動(dòng)舵操縱的復(fù)雜特性，給出一套實(shí)用的舵效分配方案。整個(gè)飛行控制系統(tǒng)采取一種基于特定時(shí)間的多控制律切換策略，完成各模態(tài)之間的平穩(wěn)過渡。
　　最后，對(duì)傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)模態(tài)轉(zhuǎn)換全過程進(jìn)行數(shù)字仿真。使用MATLAB軟件搭建傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)模態(tài)轉(zhuǎn)換仿真平臺(tái)，對(duì)無人機(jī)模態(tài)轉(zhuǎn)換過程中可能出現(xiàn)的陣風(fēng)擾動(dòng)以及氣動(dòng)參數(shù)攝動(dòng)進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明，無人機(jī)