单旋翼涵道风扇式无人直升机建模与控制研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要要提高无人直升机飞行品质，实现全天候自主飞行，尚需对无人直升机建模和控制方法进行研究。本文以某新型单旋翼涵道风扇式无人直升机为研究对象，对该无人直升机建模、双发动机控制、自动起降控制以及自适应飞行控制进行了深入研究。●首先，利用已知数据，提出基于多维线性插值的方法建立了无人直升机数学模型，并给出了实时估计直升机飞行重量的方法；其次，研究了无人直升机旋翼恒速控制策略，利用双发动机转速较高者替代旋翼转速作为转速反馈信号，并利用两台发动机缸头温度差对发动机控制量进行差动补偿，确保双发

2、动机输出功率一致，抑制由此引起的机身扭振：再次，研究了纵横向通道采用地面支撑力、姿态和滑移反馈控制的无人直升机自动起降控制策略，实现了自动起降：最后，提出采用模型参考自适应控制方法研究了无人直升机纵横向通道控制策略，实现了纵横向解耦，以及姿态和纵向位移模型参考自适应控制，并提出了无姿态反馈的无人直升机纵横向控制策略，增稳回路采用模型参考自适应解耦控制，加速度回路采用自适应极点配置，位移回路采用主导极点可配置的PD控制。同时，高度和航向通道在常规负反馈控制的基础上增加了前馈补偿控制。提高了垂向和航向的控制品质。

3、一通过对某新型单旋翼涵道风扇式无人直升机建模与控制的研究，本文建立了无人直升机模型，实现了旋翼恒转速控制、自动起降和自适应飞行控制，并通过试飞和仿真验证了方法的可行性和有效性，为无人直升机实现全天候自主飞行奠定了技术基础。关键词：无人直升机，线性插值，发动机控制，自动起降，自适应控制，极点配置●单旋翼涵道风扇式无人直升机建模与控制研究AbstractModelandcontrolofunmannedhelicoptershouldbestudiedinordertoimprovetheflightqualit

4、yandrealizeall-dayautonomousflight．Takinganewsinglerotorunmannedhelicopterwithductedfanasanobjectofstudy，unmanedhelicoptermodel，doubleenginescontrol，automatictakeoffandlandingaswellasadaptiveflightcontrolarestudieddeeply．Firstly,usingofknowndata，unmannedhel

5、icoptermodelisbuiltbasedonmulti-dimensionlinearinterpolation,andareal-timeweightestimationmethodisproposed．Secondly,themainrotorconstantspeedcontrolstrategyisstudied．Usingfasterenginespeedinsteadofmainrotorspeedasthefeedbacksignalmethodisstudied，andthetempe

6、raturedifferencebetweenthetwoenginesisusedfordifferentialcompensationwhichmakestheconvergenceoftwoenginespowertosuppresstorsionalvibration．Then，anautomatic’takeoffandlandingcontrolstrategyisstudiedbasedongroundforces，attitudeandslidingfeedbackcontrol，andunm

7、annedhelicopterautomatictakeoffandlandingisrealized．Finally,longitudinalandlateralchannelscontrolstrategyisproposedbasedonmodelreferenceadaptivecontr01．Longitudinalandlateraladaptivedecouplingcontrolaswellasattitudeandlongitudinaldisplacementmodelreferencea

8、daptivecontrolareachieved．Acontrolstrategywithoutattitudefeedbackofunmannedhelicopterisproposed，whichincludesaugmentcontrolbasedonmodelreferenceadaptivedecouplingcontrol，accelerationcontrolbasedonadapt