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倾转旋翼机过渡段纵向姿态控制技术研究

作　者: 陈永
导　师: 龚华军
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 武器系统与运用工程
关键词: 倾转旋翼机飞行控制过渡模式纵向通道高度保持
分类号: V249.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 112次
引　用: 1次
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内容摘要

倾转旋翼机是一种新型的飞行器,倾转旋翼机兼有直升机和固定翼飞机的优点,既能垂直起降和空中悬停,又能快速前飞,因此是航空界研究的热点。实现两种飞行模式之间的顺利过渡是控制系统设计的关键所在。设计性能优良的飞行控制系统需要一个能客观反映飞行器运动的数学模型,本文对已有倾转旋翼机的模型进行改进,使之能够反映倾转旋翼机的基本特性并正确运行。倾转旋翼机的飞行性能在很大程度上取决于飞控系统。过渡模式下,飞机速度不断增加,气动布局不断改变,飞机稳定性差且气动干扰严重,因此倾转旋翼机研制的难点就是过渡模式下的控制系统。倾转旋翼机的过渡模式主要体现在纵向平面短舱系统的倾转,在短舱系统的倾转过程中,飞机的气动布局改变主要体现在纵向平面内,因此本文针对倾转旋翼机的纵向通道进行研究。此外,在倾转旋翼机从直升机模式向固定翼模式倾转过程中,希望高度保持不变。因此本文研究的是过渡模式高度保持下的飞机纵向通道的操纵原理,转换方案与飞行控制系统设计。本文首先进行操纵方案与转换方案研究并设计走廊曲线。在非线性模型基础上,在工作点处配平与线性化,然后针对直升机模式、过渡模式与固定翼模式分别设计线性模型的控制器,对过渡模式设计了短舱转速控制方案以跟踪走廊曲线。本文通过对三种模式的非线性仿真与鲁棒性分析验证了本文操纵方案、转换方案及控制律的正确性。最后完成了动画仿真研究。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-14
第一章绪论  14-19
  1.1 倾转旋翼机概述  14-15
  1.2 倾转旋翼机的研究背景  15-17
  1.3 倾转旋翼机飞行控制系统  17-18
  1.4 本文研究内容  18-19
第二章倾转旋翼机动力学建模  19-32
  2.1 本文所用的坐标轴系  19-21
  2.2 本文建模思想  21-22
  2.3 空气动力学模型  22-31
  2.4 倾转旋翼机仿真模型的建立  31
  2.5 本章小结  31-32
第三章倾转旋翼机操纵方案与转换方案  32-42
  3.1 倾转旋翼机的操纵机构  32
  3.2 主要飞行操纵系统介绍  32-36
  3.3 倾转旋翼机过渡段转换方案  36-37
  3.4 倾转旋翼机加速飞行状态下的配平计算方法  37-39
  3.5 样例倾转旋翼机配平结果图及分析  39-41
    3.5.1 操纵性分析  39-40
    3.5.2 稳定性分析  40-41
  3.6 本章小结  41-42
第四章倾转旋翼机过渡段纵向姿态控制系统设计  42-73
  4.1 控制律设计综述  42-44
  4.2 三种模式下线性系统控制律设计  44-53
    4.2.1 直升机模式控制律设计  44-45
    4.2.2 过渡模式控制律设计  45-48
    4.2.3 固定翼模式控制律设计  48-53
  4.3 系统参数整定  53-54
  4.4 线性系统仿真与验证  54-60
    4.4.1 直升机模式线性系统仿真与非线性模型验证  54-56
    4.4.2 固定翼模式线性系统仿真与非线性模型验证  56-58
    4.4.3 过渡模式线性系统的仿真  58-60
  4.5 辅助控制系统  60-62
    4.5.1 襟翼控制  60-61
    4.5.2 倾转系统控制  61-62
  4.6 倾转旋翼机过渡段非线性模型的仿真验证  62-65
  4.7 鲁棒性验证与分析  65-72
  4.8 本章小结  72-73
第五章倾转旋翼机可视化仿真  73-81
  5.1 可视化仿真原理  73
  5.2 FlightGear 中的飞行器自定义  73-78
    5.2.1 标准配置文件  74-75
    5.2.2 倾转旋翼机的几何模型  75-76
    5.2.3 倾转旋翼机几何模型的设置  76-78
    5.2.4 FlightGear 的启动参数  78
  5.3 数据更新组件  78-79
  5.4 可视化仿真  79-81
第六章总结与展望  81-82
  6.1 工作总结  81
  6.2 研究展望  81-82
参考文献  82-85
致谢  85-86
在学期间的研究成果及发表的学术论文  86

倾转旋翼机过渡段纵向姿态控制技术研究

内容摘要

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