本科毕业设计答辩-小型空中无人作战平台控制系统设计

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1、小型空中无人作战平台飞行控制系统设计工作流程第一阶段调研工作第二阶段飞控熟悉第三阶段气动力模型第四阶段配平及稳定性第五阶段双回路控制第一阶段调研工作01第一阶段调研工作研究背景六旋翼无人机结构简单、机动性强，特别是其垂直起降的性能尤其能满足无人作战平台在狭窄空间的作战需求研究意义旋翼无人机气动特性的研究少有关于多轴无人机的报道，所以六旋翼气动特性及控制回路的研究很有意义第二部分飞控熟悉02第二部分飞控熟悉组装一架小六轴下载固件并完成校准成功试飞第三章气动力模型03第三部分气动力模型因为气动力分析和

2、运动方程的推导分别在不同坐标轴体系下进行分析所以MATLAB仿真程序中多次进行坐标轴系转换常用坐标系欧美系地面系机体系气流系国家系地面系机体系速度系浆轴系欧美系地面系欧美系机体系欧美系气流系国家系地面系国家系机体系国家系速度系国家系桨轴系03第三部分气动力模型线运动方程角运动方程姿态角方程在欧美坐标轴系内建立了无人作战平台关于所受空气动力、重力与在机体坐标系内的微分方程03第三部分气动力模型六旋翼气动力模型第四阶段配平及稳定性分析04第四阶段配平及稳定性分析配平分析是指求取无人作战平台能保持悬停或

3、匀速飞行的状态量。通过trim指令求取了无人作战平台在不同的前飞速度下的平衡点，再通过linmod指令求取模型的稳定性特征根，用以分析无人作战平台的稳定性配平及稳定性分析均是基于左侧无人作战平台的线性化运动方程，左侧方程中令操纵向量为零则为稳定性分析的基础方程04第四阶段配平及稳定性分析上升油门配平曲线姿态油门配平曲线姿态角配平曲线04第四阶段配平及稳定性分析前飞速度μ=0μ=0.1μ=0.2特征根0.1018±0.6768i-2.03-0.08530.0159±0.4945i-3.0061-0.

4、08450.0730±0.6120i-4.1911-0.1724无人作战平台是不稳定的，但是其不稳定性并不会危及飞行安全，可以通过驾驶员施加适当的操纵来平衡第五阶段双回路控制05第五阶段双回路控制姿态控制回路05第五阶段双回路控制追踪5°的姿态角阶跃信号结果图追踪3°的姿态角阶跃信号结果图追踪姿态角回路悬停信号经过对PID参数的仔细调节，姿态角回路能很好地追踪姿态角信号，约在0.5s左右很好地追踪到姿态角信号05第五阶段双回路控制轨迹回路仿真模型图05第五阶段双回路控制追踪1m阶跃位移信号位移结果

5、图追踪1m阶跃位移信号姿态角结果图追踪2m阶跃位移信号位移结果图追踪2m阶跃位移信号姿态角结果图经过对PID参数的仔细调节，轨迹回路能很好地追踪轨迹信号，约在2.5s左右很好地追踪到轨迹角信号05第五阶段双回路控制追踪悬停位移信号位移结果图追踪悬停位移信号姿态角结果图05第五阶段双回路控制追踪较小斜率斜坡位移信号位移结果图追踪较小斜率斜坡位移信号姿态角结果图追踪较大斜率斜坡位移信号位移结果图追踪较大斜率斜坡位移信号姿态角结果图模型能很好地追踪较小斜坡位移信号，对于较大斜率的斜坡位移信号也能保持在模

6、型的“小扰动假设”范围以内谢谢观看