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建模、飛行控制律設計、微小型捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)設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模型進行了操縱響應分析,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模型進行綜合并模擬非線性飛行動力學模型,獲得了具有一致性的操縱響應。
　　(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進行飛行控制律設計;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進行飛行控制律設計,使控制系統(tǒng)具有良好的魯

3、棒穩(wěn)定性。采用多模型自適應控制技術進行全模式飛行控制律的切換設計,以適應無人傾轉(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,構造姿態(tài)估計卡爾曼濾波器,并推導出了速度、位置、高