無人直升機(jī)懸停與前飛過渡段飛行的控制律研究.pdf

1、無人直升機(jī)是一種通過無線電遙控或者自身程序控制的不載人直升機(jī)，由于其獨(dú)特的飛行特點(diǎn)而具有重要的軍事和民用價(jià)值。從直升機(jī)飛行的角度可以將其分為起飛/著陸、懸停/小速度、過渡飛行以及前飛等四個(gè)飛行階段，而過渡段是懸停與前飛間的中間階段，是連接懸停與前飛之間的橋梁。
　　本文針對(duì)某型樣例無人直升機(jī)過渡階段飛行的特殊性，通過分析和研究其運(yùn)動(dòng)機(jī)理和對(duì)象特性，設(shè)計(jì)各個(gè)通道的控制律，提出切實(shí)可行的功能定義和控制方案，旨在解決樣例無人直升機(jī)在懸停

2、與前飛過渡段飛行的若干控制問題，提高過渡段飛行控制的穩(wěn)定性、精確性和安全性。由于無人直升機(jī)的高階、強(qiáng)耦合、不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，其穩(wěn)定性、操控性和耦合性等對(duì)象分析是控制律設(shè)計(jì)和研究的重要內(nèi)容。因此本文在樣例無人直升機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)模型的線性化基礎(chǔ)上，從配平特性、模態(tài)特性以及通道耦合效應(yīng)等角度，分析了該樣例無人直升機(jī)在過渡段的對(duì)象特性，并針對(duì)其特殊性提出了相應(yīng)的控制思路和控制律研究方案。根據(jù)無人直升機(jī)過渡段的飛行特點(diǎn)，控制律的研究分為懸停至前飛過

3、渡和前飛至懸停過渡兩個(gè)部分。論文定義和設(shè)計(jì)了懸停至前飛過渡的高度保持加速模態(tài)、爬升模態(tài)等；以及前飛至懸停過渡的高度保持減速模態(tài)、下滑模態(tài)和定高定點(diǎn)回收模態(tài)等。根據(jù)每個(gè)模態(tài)的功能定義和多通道協(xié)同控制需求，采用經(jīng)典控制方法設(shè)計(jì)了各個(gè)通道的控制律，進(jìn)而提出了每個(gè)模態(tài)的控制策略與實(shí)施方案。最后設(shè)計(jì)了無人直升機(jī)全過程飛行以及包含各個(gè)過渡段飛行模態(tài)的樣例航線，在等效（軟件再環(huán)）仿真環(huán)境下進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并通過分析無風(fēng)和有風(fēng)干擾下全過程飛行和過渡段飛