四倾转旋翼飞行器直升机模式操纵策略设计与验证

摘要

为解决四倾转旋翼飞行器直升机模式旋翼操纵冗余问题,建立了120 kg级四倾转旋翼无人飞行器飞行动力学模型,并依据不同操纵方式的功效变化进行操纵策略优选设计。应用串级PID控制理论设计了四倾转旋翼无人飞行器飞行控制系统,仿真分析操纵策略对姿态控制和轨迹控制响应的影响;用给定姿态指令和轨迹指令跟踪控制效果验证所设计操纵策略的合理性。研究结果表明:直升机模式下,纵向、横向通道用旋翼总距差动进行控制,航向通道用左右旋翼纵向周期变距差动进行控制时操控效率最高,控制响应快,且控制输出变化幅度小;面对外界风扰,使用该优选操纵策略,控制误差最小,抗扰性好。