文档介绍：小型无人直升机飞行控制方法研究与实现申请上海交通大学工程硕士学位论文小型无人直升机飞行控制方法研究与实现学校代码:10248作者姓名:刘文化学号:1100379061第一导师:胡飞第二导师:学科专业:软件工程答辩日期:2013年01月09日上海交通大学软件学院2012年12月万方数据小型无人直升机飞行控制方法研究与实现A Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong Universityfor Master Degree of EngineeringRESEARCH AND IMPLEMENTATION OF CONTROL METHOD FOR SMALL SIZE UNMANNED HELICOPTERSUniversity Code:10248Author:Liu WenhuaStudent ID:1100379061Mentor 1:Hu FeiMentor 2:Field:Software EngineeringDate of Oral Defense: of SoftwareShanghai JiaoTong UniversityDec, 2012万方数据万方数据万方数据小型无人直升机飞行控制方法研究与实现-I-小型无人直升机飞行控制方法研究与实现摘要小型无人直升机具有高度的灵敏度与准确性,它能垂直起降,自由悬停,可沿于多种复杂飞行剖面的航路进行飞行。凭借自身的特性,小型无人直升机在军用和民用方面都有着广泛的应用。论文主要研究小型无人直升机的飞行控制方法,包括直升机旋翼盘的标定方法,并通过分析直升机的高度、姿态、位置、航向、风场等信息,设计了具有针对性的辨识姿态中值及非线性滞环、多通道耦合下的控制方法、风场扰动下的控制方法。论文的主要研究内容和贡献如下:(1)研究了直升机的空气动力学特性,分析了直升机的飞行原理,重点分析了直升机总距、俯仰、侧滚如何影响其飞行特性,并在此基础上介绍了直升机的刚体六自由度模型。(2)PM型直升机的工作原理,论文设计了直升机旋翼盘系统的局部线性标定方法,即通过标定矩阵的线性转换,实现了舵机信号与旋翼盘的角度转换计算。该标定方法误差小,较好地实现了旋翼盘系统的自动标定。(3)辨识姿态中值及非线性滞环。直升机在飞行过程中,姿态角度与机体加速度呈非线性关系,并且存在漂移及死区的问题。论文通过分别分析直升机俯仰角度与纵向加速度,侧滚角度与横向加速度的对应关系,设计了辨识姿态中值与姿态死区的方法,并且提出姿态角度与加速度之间存在滞环。(4)实现了多通道耦合下的控制方法。直升机在飞行过程中,垂直加速度会随俯仰、侧滚的变化而有所损失,造成高度的起伏。论文分析了总距角度与垂直加速度的近似关系,并根据俯仰、侧滚的变化量实时地调整总距控制量,使飞行控制系统能够对总距进行超前控制,从而实现对高度的有效补偿。为了评估该总距补偿方法,论文设计了仿真实验。(5)分析了风场扰动下的控制方法。风场对直升机飞行影响非常复杂。论文分析万方数据小型无人直升机飞行控制方法研究与实现-II-了小型无人直升机的总距角度与垂直加速度的近似关系,通过判断当前的总距量与垂直加速度是否符合该关系,可以实时地监测风场的影响。论文重点讨论了抑制水平恒定风的方法。本文所涉及数据,均来自实时与互操作实验室的亚拓700E与亚拓600E自主飞行控制平台,通过论文中所设计的控制方法,进一步地提高了该小型无人直升机飞行控制的稳定性与准确性。关键词UAV,无人直升机,飞行控制,差分螺距混合控制结构,耦合万方数据小型无人直升机飞行控制方法研究与实现-III-RESEARCH AND IMPLEMENTATION OF CONTROL METHOD FOR SMALL SIZE UNMANNED HELICOPTERSABSTRACTSmall unmanned helicopterhas high sensitivity and can verticallytakeoff, landing,can take off without transmitting system,can fly with various attitude and to these advantages,helicopters are widely used in military and main purpose of this paper is to research controlmethodof small unmanned helicopter.