無人直升機建模與控制技術(shù)研究.pdf

1、本論文以南京航空航天大學(xué)與中國直升機設(shè)計研究所合作研制的U8無人直升機為背景，研究無人直升機建模與自主飛行控制的關(guān)鍵技術(shù)。
　　 由于直升機的高階、不穩(wěn)定、非線性、強耦合和高不確定性特點，建立較為準(zhǔn)確的直升機動力學(xué)模型具有相當(dāng)大的難度。論文根據(jù)三種直升機模型：相對簡單的動量模型、相對復(fù)雜的葉素模型和FLIGHTLAB模型，提出了直升機綜合建模的思想，并將三種模型構(gòu)成的直升機綜合模型應(yīng)用于無人直升機項目研制的過程中。通過三個模型的

2、對比驗證，以及與實際試飛數(shù)據(jù)的比較修正，得到高置信度的無人直升機飛行控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真需求的對象模型，論文根據(jù)修正后U8無人直升機的葉素線性模型，進行特性分析。
　　 論文研究了帶逆模型前饋的顯模型跟蹤控制和回路成形控制方法，并結(jié)合兩者的優(yōu)點，提出了一種改進的顯模型跟蹤回路成形控制方法。論文基于改進的顯模型跟蹤回路成形控制方法設(shè)計了無人直升機的內(nèi)回路姿態(tài)控制系統(tǒng)，進行了時域、頻域和魯棒性分析，并與經(jīng)典PID控制方法、顯模型跟蹤，

3、以及回路成形控制方法進行了比較。
　　 設(shè)計無人直升機內(nèi)回路姿態(tài)控制，實現(xiàn)了各通道解耦后，論文設(shè)計了直升機的外回路航跡飛行控制和模態(tài)飛行控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了無人直升機的自主起飛、著陸、懸停，以及協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎飛行控制。為全面驗證飛行控制系統(tǒng)的正確性，以及飛行控制邏輯與飛行管理的合理性，論文設(shè)計了由四個航路點構(gòu)成的樣例航路，并實現(xiàn)了無人直升機樣例航路的自主飛行控制，仿真了樣例航路的自主飛行過程。通過U8無人直升機的對象不確定性和風(fēng)干擾情況下