小型无人直升机风洞实验及数据处理

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1、硕士学位论文小型无人直升机风洞实验及数据处理WIND-TUNNELEXPERIMENTANDDATAPROCESSFORSAMLL-SCALEAUTONOMOUSHELICOPTER李磊哈尔滨工业大学2010年12月国内图书分类号：V212.4学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文小型无人直升机风洞实验及数据处理硕士研究生：李磊导师：朱晓蕊副教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2010年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classi

2、fiedIndex:V212.4U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringWIND-TUNNELEXPERIMENTANDDATAPROCESSFORSAMLL-SCALEAUTONOMOUSHELICOPTERCandidate:LeiLiSupervisor:Prof.XiaoruiZhuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEng

3、ineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:December,2010Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要小型无人直升机由于体积小、机动性强、能够垂直升降等特点而拥有广阔的应用前景。然而，小型无人直升机高度的欠阻尼特性使其抗风能力普遍不佳。小型无人直升机的工作环境多数都是在室外进行的，因此研究风扰下的小型无人直升机的抗风能力具

4、有现实意义。首先，本文给出一个可行的小型无人直升机风洞实验方案。实验平台搭建在南京航空航天大学低速开口风洞实验室现有的六分量天平台架系统上，该实验平台是用整块硬铝进行电火花加工、钻孔而成，具有良好的刚度及精度。实验包括多个前倾角、多个风向在不同风速下的多个实验状态，并测出了各个实验状态下实验过程中机身模型上所受的力和力矩。然后，对所得到的数据进行处理、分析。在实验数据预处理阶段，对实验数据进行了理论上的验证，从而在理论上证明了实验数据的有效性。为了得出作为输出的力和力矩与作为输入的横、纵向周期变距以

5、及总距之间的逼近的高阶多项式关系，采用最小二乘的方法对实验数据进行拟合。在此基础上，将风变量作为另一个耦合的输入量，得出由风变量、横纵向周期变距、总距作为自变量，力和力矩作为应变量的高阶多项式方程。最后得出了可以用多项式来近似描述各输入变量和各方向上的力和力矩之间的函数关系的结论。在此基础上设计的小型无人直升机飞行控制器将具有更好的抗风能力。关键词:小型无人直升机；风洞实验；抗风能力I哈尔滨工业大学硕士学位论文ABSTRACTSmall-scaleautonomoushelicopterhasabr

6、oadapplicationprospectforitscharacteristicsofsmallsize,strongmaneuverability,abilityofverticaltaking-offandlandingandsoon.However,thehighlyunderdampedcharacteristicofsmall-scalehelicoptermakesithavepoorwindresistantability.Small-scaleautonomoushelicopt

7、erusuallyworksinoutdoorenvironments,sothereisapracticalsignificanceatresearchonwindresistanceofsmall-scaleautonomoushelicopterundergustdisturbance.Firstly,thisthesisgivesapracticalschemeofwindtunnelexperiment.Theexperimentplatformismountedonthesix-comp

8、onentbalanceplatformsystemintheLow-Speed-Open-Wind-TunnelofNanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics.Theexperimentplatform,whichhasgoodabilityofstiffnessandaccuracy,ismadeofawholeblockofhardaluminumthroughelectricaldischargemachinin