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1、中圖分類號：V249論文編號：102870314-S229學(xué)科分類號：081101碩士學(xué)位論文小型無人直升機懸停與低速段飛行控制律研究研究生姓名繆麗娟學(xué)科、專業(yè)控制理論與控制工程研究方向飛行控制技術(shù)指導(dǎo)教師祖家奎副研究員南京航空航天大學(xué)研究生院自動化學(xué)院二О一四年二月萬方數(shù)據(jù)NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonFlightControlTechnologyforUnmannedHelicopterinHov
2、er/LowSpeedAThesisinControlTheoryandControlEngineeringbyMiaoLijuanAdvisedbyZuJiakuiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringFebruary,2014萬方數(shù)據(jù)承諾書本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個人
3、和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱,可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書)作者簽名：日期：萬方數(shù)據(jù)南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要懸停和低速機動是無人直升機特有的飛行能力，也是無人直升機執(zhí)行任務(wù)的主要飛行包線，這種特殊性給無人直升機飛行控制帶來諸多困難。懸停低速段的無人直升機對象特性復(fù)雜，易受外界干擾的影響，存在嚴(yán)重的安全隱患，因此研究無人直升機懸停低速段的飛行控制律，有效解決飛行過程中遇到的各種問題，具
4、有很重要的工程現(xiàn)實意義。本文針對懸停低速段的對象特性設(shè)計飛行控制律解決無人直升機懸停低速段的飛行控制問題。懸停低速段無人直升機的氣動特性復(fù)雜，旋翼高速旋轉(zhuǎn)，機身、平尾和垂尾都處于旋翼尾流的影響中，機體自身氣動力不足，機身像是吊在旋翼錐體的下面，要改變機身的姿態(tài)需要提供很大的操縱量，根據(jù)無人直升機這一對象特點，與固定翼飛機中利用姿態(tài)來控制飛機的飛行有所不同，無人直升機在懸停和低速段飛行控制時，將姿態(tài)僅作阻尼和增穩(wěn)內(nèi)回路，外環(huán)回路引入加速度信號參與速度或位置控制律的設(shè)計。針對縱橫向的控制問題，提出基于常規(guī)速度的控制方案、基于加速度阻尼的控制方案和基于加速度指令的控制方案等三種
5、，并進行了對比分析和研究。高度通道和航向通道是四個通道中容易控制的兩個通道，采用基于PID反饋和前饋補償復(fù)合控制方法。根據(jù)無人直升機懸停低速段的基本能力，設(shè)計了懸停低速段的飛行模態(tài)，各個飛行模態(tài)是四個通道控制律的功能結(jié)合，從而實現(xiàn)懸停低速段的各種飛行功能。根據(jù)飛行控制律設(shè)計的方法和步驟，本文設(shè)計和開發(fā)了無人直升機控制律設(shè)計軟件包，以簡化控制律的設(shè)計流程。基于上述的無人直升機控制律方案設(shè)計具體的控制參數(shù)，研究和分析了不同控制方案的特性差異和適用場合，為無人直升機懸停低速段的增穩(wěn)與控制方案的選取提供參考。最后通過仿真驗證對比了本文提出的控制律方案，表明三種方案都能實現(xiàn)懸停低速
6、段飛行的功能，但基于加速度阻尼的控制律方案更適合樣例無人直升機懸停低速段縱橫向的控制。關(guān)鍵詞：無人直升機，懸停，低速飛行，對象特性，飛行控制i萬方數(shù)據(jù)小型無人直升機懸停與低速段飛行控制律研究ABSTRACTHover/lowspeedregimeisverymuchuniquetotheunmannedhelicopterasanoperationallyusefulbutmostdifficultiesinflightcontrolregime.Ithasacomplexplantcharacteristicandeasilydisturbedbytheenvironm
7、entwhichbroughtsomesecurityproblems.Itisveryimporttodoresearchesonflightcontrolstrategyinhover/lowspeedregimeandeffectivelysolvetheflightcontrolproblem.Thispapermainlydoresearcheontheflightcontrolstrategybasedonthecomplexplantcharacteristic.Thecomplexaerodynamicchar
