無人直升機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)建模技術(shù)研究.pdf

1、無人直升機(jī)不僅具有體積小、重量輕、成本低等特點(diǎn)，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(jī)都具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，直升機(jī)本身是一個(gè)高非線性、強(qiáng)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(jī)的動(dòng)力學(xué)模型對(duì)其飛行控制技術(shù)而言具有重要的理論意義和實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。
　　無人直升機(jī)是一個(gè)包括旋翼、尾槳、機(jī)身、垂尾以及平尾等

2、部件的多體動(dòng)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(dòng)模型、揮舞運(yùn)動(dòng)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(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種等效的簡(jiǎn)化方法對(duì)旋翼進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模。通過對(duì)旋翼的下游尾跡研究來構(gòu)建槳盤的氣動(dòng)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(yùn)動(dòng)模型。對(duì)于其它的氣動(dòng)部件，則仍然采用傳統(tǒng)的建模方法對(duì)其進(jìn)行建模。在模型的實(shí)現(xiàn)過程中，采用整體與局部兼顧方法計(jì)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(chǎng)、以整體思想精確計(jì)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(jī)整體的非線性動(dòng)力學(xué)模型。與此同時(shí)，論文還從算法和模型特性分析等方面驗(yàn)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(shí)現(xiàn)了無人直升機(jī)動(dòng)力學(xué)模型的實(shí)時(shí)仿真環(huán)境。系統(tǒng)是由兩部分組成，其中前臺(tái)是仿真控制臺(tái)界面與遙控遙測(cè)界面，采用TRTD來創(chuàng)建此人機(jī)界面，主要功能是顯示實(shí)時(shí)仿真參數(shù)、航跡以及歷史曲線；