傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器過渡階段控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、傾轉(zhuǎn)四旋翼機是一種兼具直升機和固定翼機優(yōu)點的飛行器，其垂直起降特性和高速巡航能力是吸引研究者的重要原因。相比服役中的V-22雙旋翼機型，四旋翼機在提升載重量的同時也增加了控制系統(tǒng)設(shè)計的難度。本文在自制傾轉(zhuǎn)四旋翼機模型的基礎(chǔ)上對其過渡階段控制系統(tǒng)進行設(shè)計。
　　首先構(gòu)建了傾轉(zhuǎn)四旋翼機模型，分析過渡過程特點，計算得到模型機的空速-短艙角過渡曲線。根據(jù)操縱方案的不同將其分為直升機加速和短艙傾轉(zhuǎn)兩個飛行模式。利用經(jīng)典力學理論建立了模型機在

2、兩個模式中的動力學和運動學模型。
　　然后根據(jù)所建模型將傾轉(zhuǎn)四旋翼機各部分抽象為傳遞函數(shù)。根據(jù)兩個模式的系統(tǒng)特性，選擇經(jīng)典PID控制結(jié)合超前校正方式對直升機模式進行控制，選擇參數(shù)自整定控制方式對短艙傾轉(zhuǎn)模式進行控制。在simulink環(huán)境下完成兩種控制器的設(shè)計和仿真，根據(jù)各通道的頻域和時域響應(yīng)驗證了控制器能滿足設(shè)計指標要求。
　　接著根據(jù)控制器運算速度、控制精度等要求完成電控系統(tǒng)的硬件選型及基于ADuC7060單片機的飛控P

3、CB電路設(shè)計。針對控制系統(tǒng)對反饋信號的精度要求，設(shè)計了互補濾波器等融合算法以補償MEMS傳感器的測量缺陷。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了過渡階段的飛行控制框架，在IAR編譯環(huán)境下完成了飛行控制律解算、姿態(tài)求取及通信接口驅(qū)動程序的編寫。
　　最后在LabView環(huán)境下開發(fā)了檢測機體運動姿態(tài)和調(diào)節(jié)控制器參數(shù)的上位機界面。通過一系列實驗驗證了傳感器濾波、融合算法的效果。介紹了PID控制系統(tǒng)調(diào)試的方法，在參數(shù)調(diào)試完成的基礎(chǔ)上對直升機模式各通道控制效果進