傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行控制律設(shè)計與驗證.pdf

1、傾轉(zhuǎn)四旋翼無人飛行器是一種將四旋翼飛行器和固定翼飛機融合在一起的新型無人飛行器，它兼具四旋翼無人飛行器與固定翼無人飛行器的各項優(yōu)點，其擴大了飛行器的飛行包線，并增加了航程和航時。它既可以像四旋翼一樣在空中懸停、向任意方向飛行，也可以像固定翼飛機那樣以較高的速度做遠(yuǎn)程飛行。但是這種傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器和普通傾轉(zhuǎn)旋翼機一樣，其飛行控制問題仍是國內(nèi)外研究的重點和難點。
　　本文在對國內(nèi)外研究成果的分析以及對比國內(nèi)外相近機型的飛行控制解決辦法

2、的基礎(chǔ)上，針對本課題組自主研發(fā)的無人飛行器做出如下分析研究。
　　首先，通過對傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器特性進(jìn)行分析，建立了傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的六自由度運動方程，推導(dǎo)了旋翼、機翼、機體、操縱面等部件的氣動力表達(dá)式；在Matlab/Simulink仿真環(huán)境中建立傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的飛行仿真模型，采用control toolbox工具箱中的工具進(jìn)行配平和特征根計算，通過驗證特征根變化趨勢來驗證數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　其次，計算出傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行

3、器的四旋翼模式、第一次傾轉(zhuǎn)模式、第二次傾轉(zhuǎn)模式和固定翼模式的某配平點，結(jié)合內(nèi)外回路反饋結(jié)構(gòu)分別對四種模式進(jìn)行姿態(tài)、位置等的控制律設(shè)計，并通過根軌跡和時域的變化曲線驗證控制律設(shè)計的有效性。
　　最后，基于APM開源飛控的軟硬件基礎(chǔ)，與課題組合作建立了適合傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的飛行控制軟硬件系統(tǒng)，并組裝出一架樣機，且對其進(jìn)行了成功試飛。結(jié)果表明，本文對新構(gòu)型傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器探索的飛行控制律具有良好的響應(yīng)能力，能夠滿足自主研發(fā)的無人飛行器預(yù)