扇翼飛行器建模及控制技術(shù)研究.pdf

1、對大載荷、高效能飛行器的需求一直推動著航空事業(yè)的發(fā)展，而扇翼飛行器以其低速大載荷、低噪音等優(yōu)異特性成為近年來無人飛行器領(lǐng)域的一個研究熱點。并在軍事及民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前，國內(nèi)外對扇翼飛行器的研究還處于起步階段，相關(guān)的理論研究和工程應(yīng)用有待進一步深入。因此，建立精確的扇翼飛行器數(shù)學(xué)模型并進行相應(yīng)的控制律設(shè)計對其飛行性能的改善及飛行器的發(fā)展均具有重要意義。
　　本文在分析常規(guī)固定翼飛機布局優(yōu)劣性的基礎(chǔ)上，提出一種扇翼飛行器

2、的常用布局，并著重研究了該飛行器的數(shù)學(xué)模型和控制方法。論文的主要內(nèi)容包括：
　　1）在分析常規(guī)固定翼飛機各布局的優(yōu)劣性的基礎(chǔ)上，結(jié)合扇翼飛行器自身的特點，提出扇翼飛行器的常用布局。并在借鑒常規(guī)固定翼飛機的設(shè)計方法的同時，結(jié)合扇翼飛行器具體應(yīng)用環(huán)境的需求，利用計算流體動力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）的手段設(shè)計了一種扇翼飛行器，并給出了飛行器各部件具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　2）通過扇翼飛行器

3、與常規(guī)固定翼飛機飛行原理的比對，推導(dǎo)出扇翼飛行器縱向與橫側(cè)向的飛行運動方程，利用Fluent通過數(shù)值模擬方法求得運動學(xué)方程中各狀態(tài)參數(shù)和飛行器氣動力與力矩之間的函數(shù)關(guān)系，從而得出線性化方程組的各氣動偏導(dǎo)數(shù)，進而給出了該型扇翼飛行器的縱向及橫側(cè)向的數(shù)學(xué)模型。
　　3）在飛行器數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用多變量極點配置以及線性二次型調(diào)節(jié)器對縱向運動模型進行控制律的設(shè)計，并進行仿真驗證實驗。實驗結(jié)果表明：兩種控制方法對扇翼飛行器均具有較好的控