無人直升機非線性動力學(xué)建模技術(shù)研究.pdf

1、無人直升機不僅具有體積小、重量輕、成本低等特點，而且具有垂直起降、懸停以及超低空飛行等特殊飛行能力，因此無論是在民用領(lǐng)域，還是在軍事領(lǐng)域無人直升機都具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，直升機本身是一個高非線性、強耦合、不穩(wěn)定的系統(tǒng)，使得其控制難度增大，而其控制律的研究又是以置信度較高的模型為基礎(chǔ)。因此，研究無人直升機的動力學(xué)模型對其飛行控制技術(shù)而言具有重要的理論意義和實際的應(yīng)用價值。
　　無人直升機是一個包括旋翼、尾槳、機身、垂尾以及平尾等

2、部件的多體動力學(xué)系統(tǒng)，其中關(guān)鍵的旋翼系統(tǒng)模型包括槳葉的氣動模型、揮舞運動模型以及誘導(dǎo)速度模型等。本文在分析和綜合渦流理論與葉素理論各自特點的基礎(chǔ)上，提出了一種等效的簡化方法對旋翼進行動力學(xué)建模。通過對旋翼的下游尾跡研究來構(gòu)建槳盤的氣動模型和誘導(dǎo)速度模型，采用槳盤平面法來建立槳葉揮舞運動模型。對于其它的氣動部件，則仍然采用傳統(tǒng)的建模方法對其進行建模。在模型的實現(xiàn)過程中，采用整體與局部兼顧方法計算槳葉微元的力和力矩、以正態(tài)分布近似描述旋翼的

3、下洗流場、以整體思想精確計算揮舞角，最終得到旋翼和其它部件的力和力矩，從而建立無人直升機整體的非線性動力學(xué)模型。與此同時，論文還從算法和模型特性分析等方面驗證了所構(gòu)建模型的正確性與有效性。
　　最后，在所建模型的基礎(chǔ)上，采用RTX技術(shù)在Windows環(huán)境下實現(xiàn)了無人直升機動力學(xué)模型的實時仿真環(huán)境。系統(tǒng)是由兩部分組成，其中前臺是仿真控制臺界面與遙控遙測界面，采用TRTD來創(chuàng)建此人機界面，主要功能是顯示實時仿真參數(shù)、航跡以及歷史曲線；