四旋翼飛行器設(shè)計(jì)資料-資料下載頁
2025-06-29 21:53本頁面
【正文】 實(shí)現(xiàn)升力的變化，從而控制飛行器的姿態(tài)和位置。四旋翼微型飛行器沒有自動(dòng)傾斜器。信號(hào)其整機(jī)升力由4個(gè)電機(jī)提供。由于飛行器是通過改變螺旋槳速度實(shí)現(xiàn)升力變化，這樣會(huì)導(dǎo)致其動(dòng)力不穩(wěn)定，所以需要一種能20具夠確保長期穩(wěn)定的控制方法。四旋翼微型飛行器是一種六自由度的垂直起降機(jī)，因此非常適合靜態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)條件下飛行；但是，四旋翼直升機(jī)只有4個(gè)輸入力，同時(shí)卻有6個(gè)輸出，所以它又是一種欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。圖l為四旋翼微型飛行器的結(jié)構(gòu)俯視圖。與傳統(tǒng)直升機(jī)相比，該飛行器有下列優(yōu)勢(shì)：側(cè)面電機(jī)3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，前后電機(jī)4逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因此當(dāng)飛行器平衡飛行時(shí)，陀螺效應(yīng)和空氣動(dòng)力扭矩效應(yīng)均被抵消。七．飛行控制器的主要功能如下：1)提供多個(gè)通佰信道，使飛行器與陀螺儀、磁航向計(jì)、高度計(jì)、導(dǎo)航系統(tǒng)、地面測(cè)控系統(tǒng)通信；2)提供足夠的存儲(chǔ)空間，以滿足復(fù)雜控制軟件的實(shí)現(xiàn)；3)檢測(cè)飛行器的狀態(tài)量，包括高度、速度、航向、姿態(tài)等；4)通過RS232串行接口與地面測(cè)控系統(tǒng)通訊，一方面獲取地面的控制信號(hào)．另一方面將飛行器的狀態(tài)信息回傳給地面；5)飛行器能工作在手動(dòng)／自主的切換模式。由于四旋翼微型飛行器體積小、重量輕，在飛行中易受外界環(huán)境干擾發(fā)生飛行事故，在設(shè)計(jì)中通過地面測(cè)控系統(tǒng)，使飛行控制模式能在手動(dòng)／自主方式自由切換。在手動(dòng)模式時(shí)，飛行器完全由操縱者人工控制；在自主模式時(shí)，飛行器按照給定任務(wù)自動(dòng)控制電機(jī)完成。圖2為四旋翼微型飛行器的總體設(shè)計(jì)。 八．總結(jié)與展望 . 微小型四旋翼無人直升機(jī)在軍事、民用方面都有十分廣闊的應(yīng)用前景，其建模與非線性控制涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域內(nèi)容。目前，國際上在這方面的研究正處于發(fā)展階段，國內(nèi)則 還處于初級(jí)階段。本文從微小型四旋翼無人直升機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立開始，設(shè)計(jì)了兩種飛行 控制算法，并利用 SRUKF 進(jìn)行了狀態(tài)估計(jì)，研究結(jié)果對(duì)微小型四旋翼無人直升機(jī)的進(jìn)一 步研制具有重要理論和實(shí)際意義?？v觀全文，本課題主要完成了以下幾方面的工作： 綜述了微小型四旋翼無人直升機(jī)的研究現(xiàn)狀及相關(guān)技術(shù)，論述了開展這方面研究的重要意義。 建立了微小型四旋翼無人直升機(jī)的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)自行研制的微小型四旋翼無人 直升機(jī)原型樣機(jī)，對(duì)其旋翼空氣動(dòng)力學(xué)、動(dòng)力系統(tǒng)和剛體動(dòng)力學(xué)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，推導(dǎo)出了 全狀態(tài)非線性系統(tǒng)方程，并將之變換為仿射非線性形式。 針對(duì)微小型四旋翼無人直升機(jī)的欠驅(qū)動(dòng)特性，設(shè)計(jì)了基于Backstepping 的飛行控制算法。仿真實(shí)驗(yàn)表明該方法能夠?qū)崿F(xiàn)微小型四旋翼無人直升機(jī)定點(diǎn)懸停和軌跡跟蹤飛行控制，并具有一定魯棒性。 應(yīng)用“誤差誤差”原理，針對(duì)微小型四旋翼無人直升機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，設(shè)計(jì)了 ADRC 控制器，并利用 PDADRC 雙閉環(huán)控制器消除了欠驅(qū)動(dòng)狀態(tài)引起的零動(dòng)態(tài)。仿真結(jié) 果表明該方法能夠?qū)崿F(xiàn)微小型四旋翼無人直升機(jī)懸停控制，并具有一定魯棒性。 采用 SRUKF濾波方法，結(jié)合微小型四旋翼無人直升機(jī)的離散狀態(tài)方程和量測(cè)方 程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)控制器所需狀態(tài)變量的估計(jì)，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。 本文僅對(duì)微小型四旋翼無人直升機(jī)的建模與非線性控制進(jìn)行了初步研究，還有許多問 題有待于進(jìn)一步深入和擴(kuò)展。從實(shí)際應(yīng)用的角度來看，論文認(rèn)為有必要進(jìn)一步開展以下幾方面研究： 模型驗(yàn)證。論文僅利用數(shù)學(xué)方法對(duì)微小型四旋翼無人直升機(jī)進(jìn)行了理論建模，模 型準(zhǔn)確性尚需驗(yàn)證，因此有必要通過在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)，得出能與數(shù)學(xué)模型相比較的辨識(shí)模型。 控制器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。論文中提出的控制器設(shè)計(jì)都是基于連續(xù)系統(tǒng)的，而實(shí)際的系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)必須基于離散系統(tǒng)進(jìn)行，因此有必要針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步研究。 其它智能控制方法。不論是數(shù)學(xué)模型還是辨識(shí)模型，都不能完整地反映微小型四旋翼無人直升機(jī)的特性，論文僅利用Backstepping 和ADRC 方法進(jìn)行了初步的嘗試，其它如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、專家系統(tǒng)等智能控制方法在微小型四旋翼無人直升機(jī)上的應(yīng)用同樣是值得研究的內(nèi)容。 狀態(tài)估計(jì)方法的進(jìn)一步完善。論文的狀態(tài)估計(jì)部分只考慮了幾種典型的誤差，而且只是進(jìn)行了理論性的仿真實(shí)驗(yàn)，并沒有針對(duì)實(shí)際的慣性測(cè)量器件進(jìn)行研究，這遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求，還需要做進(jìn)一步的研究。九．材料機(jī)身和:螺旋槳材料為鋁合金。需四個(gè)電動(dòng)馬達(dá)。
規(guī)章制度相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1