小型無人直升機飛行控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn).pdf

1、小型無人直升機具有高靈敏度、高準確性,飛行靈活、可以垂直起降,可空中懸停等特點,而且在飛行過程中安全可靠。相比于其它類型的無人飛機,小型無人直升機具有體積小、重量輕、能夠適應復雜多變的環(huán)境等優(yōu)勢[1][2]。憑借自身的特性,小型無人直升機在民用和軍用方面都有著廣泛的應用。本論文對小型無人直升機的飛行控制方法進行了研究,并通過大量的仿真實驗、以及真實飛行實驗對所設(shè)計的飛行控制方法進行了驗證。本論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)對小型無人直升機

2、進行了數(shù)學建模,在卡內(nèi)基梅隆大學所建立的YamahaR50型直升機數(shù)學模型基礎(chǔ)上,根據(jù)我們所采用的TREX450SE型無人直升機的物理特性,建立了TREX450SE型無人直升機的十一階數(shù)學模型。(2)基于經(jīng)典PID(Proportional-Integral-Derivative)控制算法,設(shè)計了小型無人直升機飛行控制系統(tǒng)。整個控制系統(tǒng)從內(nèi)到外依次分為三個控制回路:內(nèi)環(huán)姿態(tài)控制回路,中環(huán)速度控制回路和外環(huán)位置控制回路。其中每個控制回路均

3、采用PID控制算法進行實現(xiàn)。控制算法能控制直升機完成起飛、懸停、降落等動作,并具有良好的穩(wěn)定性。(3)設(shè)計了一種基于小型無人直升機近似數(shù)學模型進行動態(tài)逆解算的小型直升機自主飛行控制算法,該飛行控制算法由于加入了直升機的數(shù)學模型,因此相對于基于PID的控制算法,在系統(tǒng)響應時間、控制精度、穩(wěn)定性等方面都有著明顯的改善。同時,該飛行控制算法對控制參數(shù)的依賴也相對較小,具有良好的適應性。(4)在PC104板載計算機上,基于Linux平臺,設(shè)計并