四旋翼飞行器的建模与控制外文翻译

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1、译文四旋翼飞行器的建模与控制摘要迄今为止，大多数四旋翼空中机器人有是基于飞行玩具。虽然这样的系统可以作为原型，它们是不够健全，作为实验机器人平台。我们已经开发出了X-4传单，采用四旋翼机器人定制底盘和航空电子设备与现成的，现成的电机和电池，是一个高度可靠的实验平台。车用调谐厂带有板载嵌入式姿态动力学控制器以稳定飞行。线性单输入单输出系统控制器旨在规范传单态度。1介绍直升机的主要限制是需要广泛的，和昂贵，维护可靠的飞行。无人驾驶航空飞行器（无人机）和微型飞行器（MAV）旋翼机也不例外。简化了机械飞行机的结构产生明显的福利操作这些设备的物流。四转子是强大和简单的直升机，因为他们

2、没有复杂的旋转倾转盘和联系在传统的旋翼机发现。多数四转子的飞行器从遥控玩具构建组件。其结果是，缺少必要的这些工艺可靠性和性能是切实可行的实验平台。1.1现有的四旋翼平台几个四转子工艺最近已开发用作玩具或进行研究。许多研究旋翼飞行器开始了生活作为市售的玩具，如作为HMX-4和Rctoys的Draganflyer。未经修改的，这些工艺通常由光机身塑料转子。它们是由镍镉电池或锂聚合物电池供电，使用速度反馈的微机电系统陀螺仪。这些四转子一般没有稳定的稳态。研究四旋翼添加自动稳定及使用各种硬件和控制方案。澳大利亚联邦科学与工业研究组织的如图1：X-4传单型号2的。四旋翼飞行器，例如，

3、是一个Draganflyer衍生使用视觉伺服和惯性测量单元（IMU），以稳定的工艺在一个被做成动画的目标。其他四转子包括EidgenossischeTECHNISCHEHochschule的苏黎世'OS4'[Bouabdallah等，2004]，皮带驱动飞与低纵横比的叶片;CEA的“X4-flyer'1，小四转子电机每四个刀片[Guenard等，2005]。和康奈尔大学的自治飞行器，采用的爱好飞机螺旋桨的大型工艺。图1：X-4传单型号2的。澳大利亚国立大学（ANU）的X-4传单四旋翼微型飞行器（参照图1）的目的，以解决面对小规模的无人机的问题。在X-4是多比同类机器人重：它

4、重4kg总，是设计携带1千克的载荷。它有很强的碳纤维和铝底盘和高推力与重量比。所使用的电机和电池是现成的，现成的组件。马达直接驱动转子，消除需要一个变速箱-机器人仅具有8movingparts。因此，传单是坚固，可靠，小范围的在飞行中发生灾难性故障。它承诺一个实用有效载荷能力与大量的飞行时间。1.2当前发展的目标高性能的转子和转速控制器已用于X-4传单开发的。这些都充分解决推力的产生和动态的问题电机的调速性能[磅等，2005]，[磅等人，2007]。此外，飞行动力学模型，包括旋翼拍打影响，推导出。一个3D模拟器机器人的生成工艺状态的轨迹用于多种配置，受到干扰。传单上当前工作

5、旨在稳定飞机在滚动，俯仰和偏航。连续飞行要求俯仰和横滚角保持在零附近，除了当积极转换。飞行系统的自然不稳定需要积极的补偿。特殊的设计机箱结果在纯粹的发散不稳定俯仰和横滚，一个控制器可以很容易地正确。在本文中，我们提出了X-4传单作为全功能的空中机器人。四旋翼动力学直升机叶片扑了研究。我们估计从数据的系统参数，以产生一个数字工厂模式。根据六自由度气动模型我们推导动力学解耦在纵向（俯仰/滚动）和方位模式。控制的方法是优化机械设计这些动态控制并实现线性单输入单输出系统控制的解耦动力学。我们描述了用于稳定器的工艺仿真，然后去证明的在系留辊和螺距补偿功能飞行。2X-4硬件建设在X4传

6、单是从其他四旋翼车辆分开设置通过其较大的建设。它包括一个机箱，电机和动力电池，以及姿态控制和通讯航空电子设备。每个子系统中所描述详细如下：2.1机壳在X-4与碳铝车架中心纤维泡沫夹心武器。规则排列的安装点允许COG可以很容易地转移。电机和电池都从中心轴线为尽可能地安装可能。手臂角度略有下降，以提供更多的武器的底部和扑之间的间隙转子的提示。转子坐骑摇摇欲坠枢纽，驱动轴和转子之间的自由摆动关节叶片，从铝加工。叶片是螺钉夹紧转子之间安装顶部和底部板。2.2驱动系统在X-4的转子设计解除一个额外的传单30％的控制范围（大于超过520千克）。叶片是三-层的碳纤维，其目的并制作的澳大利

7、亚国立大学。的几何形状被设计成转子尖端弯曲到最佳工作角度在负载下。所使用的ANUX2翼型是一个自定义栏目对于转子的特产。转子由JETI相量30-3驱动三相无刷电机的无线电控制的飞机。他们提供高扭矩的性能，允许直接驱动转子，省去了齿轮。电机可以通过超过300瓦，额定可达35A。定制电机控制板整流电机。这些由澳大利亚联邦科学与工业研究组织的昆士兰州开发中心高级技术信息和通信技术小组。该板是根据各地的飞思卡尔HC12D60A微处理器和东芝TB9060无刷电机转速控制芯片。功率由24锂聚合物2000毫安提供·Hhighdi