某小型无人倾转旋翼机飞行控制系统设计与仿真

发布时间：2017-08-09 20:12

  本文关键词：某小型无人倾转旋翼机飞行控制系统设计与仿真

  更多相关文章： 倾转旋翼机 飞行力学建模 H∞回路成形控制 倾转过渡 非线性仿真

【摘要】：本文的内容主要有两部分:建立小型无人倾转旋翼机的非线性飞行动力学数学模型和设计小型无人倾转旋翼机倾转过渡过程的控制系统。首先基于叶素理论建立小型无人倾转旋翼机旋翼气力动模型,结合风洞试验数据建立机翼、机身、平尾和垂尾等部件的气力动模型,将各部分气动力模型组合成完整的倾转旋翼机非线性飞行动力学模型。通过模型配平分析求出小型无人倾转旋翼机短舱倾角-速度飞行包线。基于小扰动理论线化非线性模型,分析小型无人倾转旋翼机的稳定性和操纵性。设计一条由直升机模式过渡到飞机模式的倾转轨迹。根据线化模型利用H∞回路成形鲁棒控制方法设计小型无人倾转旋翼机姿态控制律,将倾转包线划分成几个控制区域,在姿态控制律基础上用PID控制方法设计速度回路控制律,提出不同区域控制器切换策略,完成小型无人倾转旋翼机全包线姿态控制、速度控制和倾转过渡过程的非线性仿真。
【关键词】：倾转旋翼机 飞行力学建模 H∞回路成形控制 倾转过渡 非线性仿真
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注释表13-15
• 第一章 绪论15-24
• 1.1 研究的意义和目的15
• 1.2 国内外发展概况15-19
• 1.3 飞行力学建模19-21
• 1.4 飞行控制21-22
• 1.5 论文研究内容22-24
• 第二章 飞行力学建模分析24-39
• 2.1 引言24
• 2.2 模型假设24-25
• 2.3 操纵原理和混合操纵模型25-27
• 2.4 小型无人倾转旋翼机重心位置27-28
• 2.5 旋翼气动28-31
• 2.6 机翼气动31-35
• 2.6.1 滑流区的机翼气动力33-34
• 2.6.2 机翼自由流区气动34-35
• 2.7 机身气动35-36
• 2.8 平尾气动36
• 2.9 垂尾气动36-37
• 2.10 机体运动方程37-38
• 2.11 本章小结38-39
• 第三章 无人倾转旋翼机配平计算和特性分析39-54
• 3.1 引言39-40
• 3.2 无人倾转旋翼机配平计算40-42
• 3.3 无人倾转旋翼机配平结果分析42-44
• 3.4 无人倾转旋翼机稳定性分析44-47
• 3.5 无人倾转旋翼机响应分析47-51
• 3.5.1 零输入响应分析47-49
• 3.5.2 操纵响应分析49-51
• 3.6 无人倾转旋翼机倾转轨迹分析51-53
• 3.7 本章小结53-54
• 第四章 H∞回路成形控制理论及其在姿态控制上的应用54-73
• 4.1 引言54
• 4.2 H∞回路成形鲁棒控制基本概念54-58
• 4.2.1 H∞范数54-55
• 4.2.2 小增益定理55-56
• 4.2.3 互质分解56-57
• 4.2.4 系统不确定性57-58
• 4.3 H∞回路成形基本理论58-63
• 4.3.1 常见的闭环系统性能目标及其含义58-59
• 4.3.2 基于互质分解的H∞回路成形方法59-62
• 4.3.3 回路成形权函数选择62-63
• 4.4 小型无人倾转旋翼机姿态控制律设计63-71
• 4.4.1 H∞回路成形姿态控制64-67
• 4.4.2 显模型跟踪姿态控制67-68
• 4.4.3 基于动态逆姿态控制68-69
• 4.4.4 三种控制方法的比较69-71
• 4.5 本章小结71-73
• 第五章 H∞回路成形倾转旋翼机全包线控制73-81
• 5.1 引言73
• 5.2 控制区间划分73-74
• 5.3 控制器切换74-76
• 5.3.1 控制器在回路中的位置74-75
• 5.3.2 控制器切换方法75-76
• 5.3.3 执行器抗饱和方法76
• 5.4 倾转旋翼机全包线速度控制律设计与倾转过渡仿真76-80
• 5.4.1 全包线速度控制律设计76-78
• 5.4.2 倾转过渡仿真78-80
• 5.5 本章小结80-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 6.1 工作总结81
• 6.2 研究展望81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-88
• 在学期间发表的学术论文88-89
• 附录A 小型无人倾转旋翼机基本参数89-90
• 附录B90-93

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