旋翼模型操纵系统设计与实现

倾转旋翼模型实验台用于倾转旋翼飞行器模型的地面悬停试验及风洞试验研究,通过对倾转旋翼模型实验台旋翼模型操纵系统的研究,建立和分析了旋翼模型操纵系统的数学模型,采用永磁同步直线电机作为执行元件,运用常规PID控制方法,实现了对旋翼模型作总距操纵和横向、纵向周期变距操纵,设计了操纵系统的测控软件;试验结果显示所设计的系统能很好地跟踪输入信号,系统具有较好的静态和动态性能,满足倾转旋翼模型实验台的要求.     

四倾转旋翼无人机无源控制与飞行实验

倾转旋翼无人机以低速悬停以及快速巡航能力得到了大量的关注,但是其变化的飞行器结构(旋翼的倾转)以及较强的非线性特性(飞行速度的大范围变化)都增大了飞行控制的难度.针对一种四倾转旋翼无人机的飞行控制问题,本文中的研究内容主要基于无源性概念,改进了互联和阻尼分配无源控制以提出此飞行器的姿态与高度控制方法.通过对于飞行器动力学模型的公式化,其姿态与位置模型均可表示为端口受控哈密尔顿算子模型形式,模型中的旋翼倾转角度被格外关注以实现对于飞行模式过渡时动力学特性的分析与简化.根据上述模型简化,改进且包含积分作用的互联和阻尼分配无源控制被用于进行姿态与高度控制器设计,基于无源性概念可进行进一步的稳定性分析.最终,仿真对比实验与包含飞行模式过渡的巡航飞行实验验证了所提出控制方法的有效性.     

三倾转旋翼无人机直升机模式建模与控制研究

针对一种新型三旋翼构型的倾转旋翼无人机的直升机模式控制问题进行研究,采用牛顿欧拉法对这种新型三旋翼构型的倾转旋翼无人机直升机模式进行了详细的动力学建模分析,建立了该无人机悬停模式6自由度非线性模型;在对该模型进行线性化的基础上,设计了这种三倾转旋翼无人机直升机模式下的高度、俯仰通道、滚转通道以及偏航通道的PID控制器,并在Matlab/Simlink环境下建立其仿真模型,对所设计的控制算法进行验证;实验结果表明,所设计的控制器能够满足系统的控制性能要求。     

双桨倾转旋翼飞行器的最优飞行控制

对最新发展的双发倾转旋翼飞行器进行了研究,建立了旋翼飞行器推力矢量控制系统的数学模型,得到了两个最优飞行控制定理.由这两个定理建立了最优起飞巡航飞行轨迹.分析结果表明,该飞行器具有节约动力能源,机动性好和多用途等优点.计算机仿真证实了飞行控制系统的最优性和有效性.     

基于虚拟样机技术倾转四旋翼飞行器联合仿真

为了解决倾转四旋翼飞行器的机械系统及控制系统的设计问题,首先在ADAMS软件中建立倾转四旋翼飞行器的虚拟样机机械模型,同时在MATLAB/Simulink环境中引入了跟踪微分器并建立了非线性串级PID控制系统模型,然后通过搭建共享的虚拟样机模型实现联合仿真,最终得到机械系统和控制系统优化后的设计方案.仿真结果表明:倾转四旋翼飞行器的姿态调整过程稳定,具有很好的动态响应特性,为今后旋翼倾转过程的理论分析打下了良好的基础.     

新型横列式固定双旋翼直升机制作

本文在"鱼鹰"倾转旋翼直升机的基础上,将复杂的倾转旋翼更改为固定旋翼,取消变桨距控制,降低旋翼结构复杂性;在固定旋翼下方增加异型滑流舵,达到变桨距姿态控制同样的效果;在直升机俯仰姿态倾斜后,异型滑流舵面成为固定翼,提供飞行升力和姿态控制力矩,实现固定翼和旋翼的有机结合,提升发动机机械效率,改善直升机性能。最后,通过制作原理样机、试飞测试验证了方案的可行性。     

改进的倾转旋翼机平稳过渡控制系统设计

针对倾转旋翼机在过渡模式下的过渡过程极其不稳定，控制系统设计难度大的问题，研究了倾转旋翼机平稳过渡控制方案。设计了平稳过渡控制系统结构，提出了改进的基于杂交粒子群的神经网络PID控制律设计，给出了该控制算法的具体流程。以XV-15为例进行仿真验证，结果表明提出的方法比BP神经网络PID方法得到的曲线变化更加平稳，没有出现幅值较大的震荡，达到了预期控制效果。     

倾转旋翼飞行器最优推力矢量控制

最优控制中的线性状态调节器对于一个易受外界扰动的系统来说具有十分重要的作用。飞行器在飞行过程中经常会受到风之类的外界扰动,使其偏离正常运行轨道,因此在设计飞行器的时候,考虑滚动通道和偏行通道的状态反馈调节器对于飞行器的正常飞行来说具有十分重要的意义。基于此,该文对最新发展的双发倾转旋翼飞行器进行了研究,通过建立其数学模型,分析设计了旋翼飞行器的滚动通道和偏行通道的线性状态控制器,最优飞行控制给出了倾转旋翼飞行器的最优矢茸推力控制。分析结果表明：该飞行器具有节省动力能源,机动性能好以及抗干扰能力强等优点。计算机仿真证实丁飞行控制系统的最优性和有效性。     

直升机飞行动力学建模及可视化研究

研究了直升机飞行动力学建模及可视化仿真的相关技术。建模时综合考虑了直升机的主要气动力部件的建模以及气动干扰等问题。主旋翼是直升机建模的关键,详细讨论了与其相关的翼型气动力模型、诱导速度模型和挥舞运动模型的建模方法。同时利用虚拟现实技术构建了直升机三维实体模型。基于Simulink和虚拟现实工具箱,给出了将飞行动力学数值模型同虚拟场景结合起来的方法,实现了计算、仿真、显示一体化。最后采用算例直升机数据,进行了定直飞行的配平计算和操纵响应分析,结果证明了模型的合理性和有效性。     

低成本的UTRV三维可视化仿真测试系统设计

相对于常规飞行器,倾转旋翼飞行器原本就对飞控系统有着更高的要求,而其无人化后的产品UTRV(无人倾转旋翼飞行器)对此的需要还要更上一层楼.为了满足开发UTRV飞控系统的需要,有必要开发更加方便的飞控系统仿真测试环境.使用现有货架商品构建了一套UTRV三维可视化仿真测试系统.系统内含可调整的UTRV全飞行包线非线性气动模型,用于提供控制律开发和动态仿真;系统可以方便的替换飞控模块程序进行仿真实验,以此验证控制律;同时,仿真实验全程数据以直观的实时三维视觉仿真方式显示,有利于发现飞控系统缺陷.使用货架商品还大大降低了成本,非常适合中小研究所和大学使用.