小型無人直升機(jī)飛行控制方法研究與實現(xiàn).pdf

1、小型無人直升機(jī)具有高度的靈敏度與準(zhǔn)確性,它能垂直起降,自由懸停,可沿于多種復(fù)雜飛行剖面的航路進(jìn)行飛行。憑借自身的特性,小型無人直升機(jī)在軍用和民用方面都有著廣泛的應(yīng)用。
　　論文主要研究小型無人直升機(jī)的飛行控制方法,包括直升機(jī)旋翼盤的標(biāo)定方法,并通過分析直升機(jī)的高度、姿態(tài)、位置、航向、風(fēng)場等信息,設(shè)計了具有針對性的辨識姿態(tài)中值及非線性滯環(huán)、多通道耦合下的控制方法、風(fēng)場擾動下的控制方法。
　　論文的主要研究內(nèi)容和貢獻(xiàn)如下:

2、>　　(1)研究了直升機(jī)的空氣動力學(xué)特性,分析了直升機(jī)的飛行原理,重點分析了直升機(jī)總距、俯仰、側(cè)滾如何影響其飛行特性,并在此基礎(chǔ)上介紹了直升機(jī)的剛體六自由度模型。
　　(2)針對CCPM型直升機(jī)的工作原理,論文設(shè)計了直升機(jī)旋翼盤系統(tǒng)的局部線性標(biāo)定方法,即通過標(biāo)定矩陣的線性轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)了舵機(jī)信號與旋翼盤的角度轉(zhuǎn)換計算。該標(biāo)定方法誤差小,較好地實現(xiàn)了旋翼盤系統(tǒng)的自動標(biāo)定。
　　(3)辨識姿態(tài)中值及非線性滯環(huán)。直升機(jī)在飛行過程中,姿

3、態(tài)角度與機(jī)體加速度呈非線性關(guān)系,并且存在漂移及死區(qū)的問題。論文通過分別分析直升機(jī)俯仰角度與縱向加速度,側(cè)滾角度與橫向加速度的對應(yīng)關(guān)系,設(shè)計了辨識姿態(tài)中值與姿態(tài)死區(qū)的方法,并且提出姿態(tài)角度與加速度之間存在滯環(huán)。
　　(4)實現(xiàn)了多通道耦合下的控制方法。直升機(jī)在飛行過程中,垂直加速度會隨俯仰、側(cè)滾的變化而有所損失,造成高度的起伏。論文分析了總距角度與垂直加速度的近似關(guān)系,并根據(jù)俯仰、側(cè)滾的變化量實時地調(diào)整總距控制量,使飛行控制系統(tǒng)能夠

4、對總距進(jìn)行超前控制,從而實現(xiàn)對高度的有效補(bǔ)償。為了評估該總距補(bǔ)償方法,論文設(shè)計了仿真實驗。
　　(5)分析了風(fēng)場擾動下的控制方法。風(fēng)場對直升機(jī)飛行影響非常復(fù)雜。論文分析了小型無人直升機(jī)的總距角度與垂直加速度的近似關(guān)系,通過判斷當(dāng)前的總距量與垂直加速度是否符合該關(guān)系,可以實時地監(jiān)測風(fēng)場的影響。論文重點討論了抑制水平恒定風(fēng)的方法。
　　本文所涉及數(shù)據(jù),均來自實時與互操作實驗室的亞拓700E與亞拓600 E自主飛行控制平臺,通過論