無人傾轉(zhuǎn)旋翼機飛行控制研究.pdf

1、傾轉(zhuǎn)旋翼機兼有直升機與螺旋槳飛機的飛行特點,其飛行控制特別是傾轉(zhuǎn)過渡階段的飛行控制具有很大的難度。本文以小型無人傾轉(zhuǎn)旋翼機為研究對象,進行了無人傾轉(zhuǎn)旋翼機飛行控制技術(shù)的理論與試驗研究,主要在無人傾轉(zhuǎn)旋翼機的飛行動力學(xué)建模、飛行控制律設(shè)計、微小型捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計與飛行試驗等方面進行了系統(tǒng)的研究,主要創(chuàng)新有:
　　(1)建立了無人傾轉(zhuǎn)旋翼機非線性飛行動力學(xué)模型,得到了直升機飛行模式、傾轉(zhuǎn)過渡飛行模式、飛機飛行模式的全模式飛行操縱規(guī)

2、律與過渡轉(zhuǎn)換路徑。對非線性飛行動力學(xué)模型進行了操縱響應(yīng)分析,得到了無人傾轉(zhuǎn)旋翼機不同飛行模式的耦合特性。為了簡化非線性模型計算,對若干線性化飛行動力學(xué)模型進行綜合并模擬非線性飛行動力學(xué)模型,獲得了具有一致性的操縱響應(yīng)。
　　(2)建立了無人傾轉(zhuǎn)旋翼機的全模式飛行控制律。在直升機懸停與低速飛行模式,采用顯模型跟蹤控制技術(shù)進行飛行控制律設(shè)計;在傾轉(zhuǎn)過渡與飛機飛行模式,采用H回路成形魯棒控制技術(shù)進行飛行控制律設(shè)計,使控制系統(tǒng)具有良好的魯

3、棒穩(wěn)定性。采用多模型自適應(yīng)控制技術(shù)進行全模式飛行控制律的切換設(shè)計,以適應(yīng)無人傾轉(zhuǎn)旋翼機不同飛行模式的操縱特點,仿真表明了該全模式飛行控制律切換策略的可行性。
　　(3)研制了用于小型無人傾轉(zhuǎn)旋翼機的嵌入式飛行控制與捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng),主要包括微慣性傳感器與飛行控制計算機的硬件系統(tǒng)設(shè)計、飛行控制軟件與地面測控系統(tǒng)開發(fā)以及通信協(xié)議定制等。在懸停與低速飛行狀態(tài),采用角速率積分建立過程方程,構(gòu)造姿態(tài)估計卡爾曼濾波器,并推導(dǎo)出了速度、位置、高