航空学报
航空學報
항공학보
ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA
2013年
3期
495-508
,共14页
无人飞行器%共轴旋翼%多旋翼%气动特性%动态逆%神经网络自适应控制%机动科目仿真验证
無人飛行器%共軸鏇翼%多鏇翼%氣動特性%動態逆%神經網絡自適應控製%機動科目倣真驗證
무인비행기%공축선익%다선익%기동특성%동태역%신경망락자괄응공제%궤동과목방진험증
设计了一种操控简便的三轴式无人旋翼飞行器,由三组共轴双旋翼组成,各旋翼由直流电机直接驱动,只需调节各电机转速就能控制旋翼飞行器运动姿态和轨迹.为使三轴式无人旋翼飞行器飞行控制系统设计得到有效验证,研究了旋翼飞行器的飞行动力学非线性建模,运用叶素动量理论建立了共轴双旋翼变转速旋翼载荷计算方法,分析了旋翼人流分布对共轴双旋翼气动载荷模型的影响,通过试验验证了共轴双旋翼气动载荷计算模型的正确性.由于旋翼飞行器飞行动力学模型的非线性及未建模动力学的影响,难于建立非常精确的数学模型,给飞行控制系统设计带来了挑战.本文根据旋翼飞行器飞行动力学非线性模型推导出了旋转动力学模型逆和平移动力学模型逆控制器,利用神经网络在线自适应修正模型逆误差,采用线性PD或PI控制器调节指令跟踪误差,应用由向心回转和垂直上升组合的机动科目进行了仿真验证,给出了具有外界阵风干扰模拟的仿真结果,表明所设计的飞行控制系统具有自适应性和鲁棒性,能实现精确的轨迹跟踪控制.
設計瞭一種操控簡便的三軸式無人鏇翼飛行器,由三組共軸雙鏇翼組成,各鏇翼由直流電機直接驅動,隻需調節各電機轉速就能控製鏇翼飛行器運動姿態和軌跡.為使三軸式無人鏇翼飛行器飛行控製繫統設計得到有效驗證,研究瞭鏇翼飛行器的飛行動力學非線性建模,運用葉素動量理論建立瞭共軸雙鏇翼變轉速鏇翼載荷計算方法,分析瞭鏇翼人流分佈對共軸雙鏇翼氣動載荷模型的影響,通過試驗驗證瞭共軸雙鏇翼氣動載荷計算模型的正確性.由于鏇翼飛行器飛行動力學模型的非線性及未建模動力學的影響,難于建立非常精確的數學模型,給飛行控製繫統設計帶來瞭挑戰.本文根據鏇翼飛行器飛行動力學非線性模型推導齣瞭鏇轉動力學模型逆和平移動力學模型逆控製器,利用神經網絡在線自適應脩正模型逆誤差,採用線性PD或PI控製器調節指令跟蹤誤差,應用由嚮心迴轉和垂直上升組閤的機動科目進行瞭倣真驗證,給齣瞭具有外界陣風榦擾模擬的倣真結果,錶明所設計的飛行控製繫統具有自適應性和魯棒性,能實現精確的軌跡跟蹤控製.
설계료일충조공간편적삼축식무인선익비행기,유삼조공축쌍선익조성,각선익유직류전궤직접구동,지수조절각전궤전속취능공제선익비행기운동자태화궤적.위사삼축식무인선익비행기비행공제계통설계득도유효험증,연구료선익비행기적비행동역학비선성건모,운용협소동량이론건립료공축쌍선익변전속선익재하계산방법,분석료선익인류분포대공축쌍선익기동재하모형적영향,통과시험험증료공축쌍선익기동재하계산모형적정학성.유우선익비행기비행동역학모형적비선성급미건모동역학적영향,난우건립비상정학적수학모형,급비행공제계통설계대래료도전.본문근거선익비행기비행동역학비선성모형추도출료선전동역학모형역화평이동역학모형역공제기,이용신경망락재선자괄응수정모형역오차,채용선성PD혹PI공제기조절지령근종오차,응용유향심회전화수직상승조합적궤동과목진행료방진험증,급출료구유외계진풍간우모의적방진결과,표명소설계적비행공제계통구유자괄응성화로봉성,능실현정학적궤적근종공제.
