倾转三旋翼无人机总体与控制系统设计

《倾转三旋翼无人机总体与控制系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：V211.3论文编号：102870118-S156学科分类号：082501硕士学位论文倾转三旋翼无人机总体与控制系统设计研究生姓名常慧媛学科、专业飞行器设计研究方向飞行器总体设计与控制指导教师郑祥明副教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringOverallDesignandControlSystem

2、DesignofaTri-TiltRotorUnmannedAerialVehicleAThesisinFlightVehicleDesignbyChangHuiyuanAdvisedbyAssociateProf.ZhengXiangmingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

3、除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2018.03.30南京航空航天大学硕士学位论文摘要可悬停无人机包括直升机、多旋翼无人机和倾转旋翼无人机等，因其可以进行悬停操作执行任务而得到广泛应用。近年来，兼具垂

4、直起降与快速前飞能力的倾转旋翼无人机逐渐成为研究热点。本文以倾转旋翼无人机为研究对象。首先，根据设计要求，提出了一种新构型倾转三旋翼无人机设计方案并完成翼型选择及气动参数计算。其次，根据倾转三旋翼无人机飞行运动特点，推导了倾转三旋翼无人机运动数学模型，作为控制系统设计的基础。倾转旋翼无人机具有三种飞行模式：旋翼飞行模式、固定翼飞行模式和过渡飞行模式。在过渡飞行模式下，它同时具有旋翼和固定翼两种操纵特性，两者之间存在强耦合以及高度非线性特性，因而实现旋翼模式与固定翼模式的平稳过渡是倾转旋翼无人机飞行控制

5、的关键及难点所在。因此，本文针对倾转三旋翼无人机过渡段的飞行控制策略进行研究，设计了倾转三旋翼无人机的飞行控制系统，采用经典PID控制方法设计了纵向通道控制律并进行仿真验证，完成了飞控系统的软硬件设计与实现。最后，制作了倾转三旋翼无人机样机并进行了飞行试验。仿真及试飞结果均表明：本文设计的倾转三旋翼无人机满足设计要求且控制方案可行。关键词：倾转三旋翼无人机，总体设计，过渡模式，控制系统I可悬停无人机总体与控制系统设计ABSTRACTHoveringunmannedaerialvehicles,incl

6、udinghelicopters,multi-rotorUAVsandtilt-rotorUAVsetc.,havebeenwidelystudiedandusedduetotheirhoveringcapability.Tilt-rotorUAV,whichpossessesbothmeritsofmulti-rotors(verticaltakeoffandlanding)andfixedUAV,isbecomingahotpoint.Inthisthesis,anovelUAVconfigura

7、tionwiththreetilt-rotors(hereinafterreferredasTTR)isproposedbasedondesignrequirements,withairfoilselectedandaerodynamicperformancecalculated.ThemathematicalmodeloftheUAVisderivedforflightcontrolsystemdesignbasedontheflightfeatures.TheTTRUAVhasthreefligh

8、tmodes:multi-rotormode,fixedwingmodeandtransitionmode.Duringthetransitionflightprocess,ithasmanipulationfeaturesofbothmulti-rotorandfixedwingUAVs,resultinginstrongcouplingcharacteristicsandhighnonlinearity.Therefore,smoothtransit