扇翼飛行器建模及控制技術(shù)研究.pdf

1、對(duì)大載荷、高效能飛行器的需求一直推動(dòng)著航空事業(yè)的發(fā)展，而扇翼飛行器以其低速大載荷、低噪音等優(yōu)異特性成為近年來(lái)無(wú)人飛行器領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。并在軍事及民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)扇翼飛行器的研究還處于起步階段，相關(guān)的理論研究和工程應(yīng)用有待進(jìn)一步深入。因此，建立精確的扇翼飛行器數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行相應(yīng)的控制律設(shè)計(jì)對(duì)其飛行性能的改善及飛行器的發(fā)展均具有重要意義。
　　本文在分析常規(guī)固定翼飛機(jī)布局優(yōu)劣性的基礎(chǔ)上，提出一種扇翼飛行器

2、的常用布局，并著重研究了該飛行器的數(shù)學(xué)模型和控制方法。論文的主要內(nèi)容包括：
　　1）在分析常規(guī)固定翼飛機(jī)各布局的優(yōu)劣性的基礎(chǔ)上，結(jié)合扇翼飛行器自身的特點(diǎn)，提出扇翼飛行器的常用布局。并在借鑒常規(guī)固定翼飛機(jī)的設(shè)計(jì)方法的同時(shí)，結(jié)合扇翼飛行器具體應(yīng)用環(huán)境的需求，利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）的手段設(shè)計(jì)了一種扇翼飛行器，并給出了飛行器各部件具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　2）通過(guò)扇翼飛行器

3、與常規(guī)固定翼飛機(jī)飛行原理的比對(duì)，推導(dǎo)出扇翼飛行器縱向與橫側(cè)向的飛行運(yùn)動(dòng)方程，利用Fluent通過(guò)數(shù)值模擬方法求得運(yùn)動(dòng)學(xué)方程中各狀態(tài)參數(shù)和飛行器氣動(dòng)力與力矩之間的函數(shù)關(guān)系，從而得出線(xiàn)性化方程組的各氣動(dòng)偏導(dǎo)數(shù)，進(jìn)而給出了該型扇翼飛行器的縱向及橫側(cè)向的數(shù)學(xué)模型。
　　3）在飛行器數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用多變量極點(diǎn)配置以及線(xiàn)性二次型調(diào)節(jié)器對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行控制律的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：兩種控制方法對(duì)扇翼飛行器均具有較好的控