可动态重构的旋翼飞行器设计与运动特性分析

针对旋翼飞行器因机体结构受运动路径中空间变窄限制而无法连续穿越的问题,研究设计了一种可动态重构的旋翼飞行器,通过改变机体构形实现对空间变化的运动应对,提高飞行器在复杂环境下连续运动作业的能力.该系统采用链式模块化结构,通过旋转关节实现构形的2维变化.根据机体结构特点和运动控制方式,基于D-H(Denavit-Hartenberg)规则推导了空间变换矩阵,求解了变化重心,建立了机体运动学模型.基于几何、动力和控制响应约束,提出了构形变换的求解方法,并针对该模型给出了边界条件.最后进行了飞行器稳定性、操纵性及临界构形实验.结果 表明,构形变换过程中,飞行器姿态稳定,无明显突变,各轴向最大变化量在4°以内;濒近临界构形时飞行器操控顺畅,跟踪控制响应能够在0.1s内完成.实验验证了姿态可控的临界构形角度集为{180°,180°,113°},通过几何运算,采用固定航向方式,飞行器的通过半径可缩小21.89％,结合航向控制的方式,最大通过半径可缩小67％.飞行器具备稳健完成动态重构和通过窄间隙的能力.     

基于气动技术的飞机起落架演示仪开发

固定翼飞机起落架的工作过程、原理、结构、传动及其控制系统是航空类专业的重要知识内容。起落架系统结构复杂，现有教学条件难以满足教学需要，基于此，论述了基于气动技术的飞机起落架演示仪开发。运用人机工程，将其设计为一种便携式教学演示设备。基于民航固定翼飞机起落架结构进行演示仪机械结构设计，采用气压传动作为系统动力驱动，基于PLC实现设备演示的控制功能，其演示动作及其流程与民航客机起落架的收放动作完全一致。该设备已在我校成功应用，显著提高了相关知识内容的教学效果。     

旋翼无人机六自由度飞行测试系统设计与应用

为安全、精准、高效地解决旋翼无人机实际飞行测试环节的数据依据问题,从被测对象的运动约束及测试需求出发,设计被动悬挂结构的六自由度运动机构,解析需要检测的四个关键参数,给出基于绝对编码的信号检测方案,形成了一种用于旋翼无人机整机飞行测试的全通道运动、多参数检测的实验系统。针对测试系统传感数据进行校对实验,验证了数据测试的有效性。与典型下端球铰链连接支撑方式的三通道检测装置进行了相同条件下的应用对比测试,验证了该测试系统在初始静稳定及抑制震荡方面的优越性。     

三自由度直升机模型跟踪控制

针对三自由度直升机模型中存在的轴间强耦合和非线性的特性,采用系统分解与输入-状态反馈的线性化方法,对非线性耦合模型进行精确线性化处理,实现了系统解耦与线性化,并简化了控制器设计结构.首先应用拉格朗日方法对系统进行力学仿真分析.通过建立直升机的精确模型,将模型分解为两个子系统,利用状态线性化,得到简单的线性系统.分别采用无静差跟踪方法与伺服控制方法设计子系统控制器,改善了系统性能,实现了对参考输入的无静差跟踪.仿真表明,方法提高了系统稳定性,轨迹跟踪效果好.