四轮无人机地面滑跑摆振与纠偏特性研究

摘要

无人机滑跑阶段同时受到气动力与地面作用力，高速运动时容易受到扰动发生姿态变化。为了使无人机在地面保持平稳的运动，需要对其地面动力学问题进行详细的研究。本文以某型四点式起落架无人机为研究对象，对其前轮摆振问题、刹车纠偏及转弯纠偏问题和综合纠偏问题进行了详细的研究。 首先针对前轮摆振运动建立能够反映真实运动状态的动力学模型，模型中考虑了轮胎变形、支柱变形及刚体机身运动。然后进行前轮摆振动力学的分析，对起落架及机身参数对摆振稳定性的影响进行仿真计算，并根据两侧前轮受扰方式的不同分别对两前轮及机身的摆振运动进行仿真研究。 对无人机滑跑运动进行详细研究，将运动模型进行简化和受力分析并建立包含轮胎模型、缓冲器模型和机身模型的全机滑跑动力学模型，使其能够对无人机滑跑过程中的载荷和响应进行分析计算。根据滑跑出现侧偏的问题，进一步在模型中建立刹车纠偏和转弯纠偏控制系统模型，对不同侧偏工况分别进行刹车纠偏和转弯纠偏仿真，验证纠偏系统的可行性。最后根据纠偏指令分配系数合理分配两种纠偏方式，进行综合纠偏的仿真，并将综合纠偏响应和与单独纠偏响应进行对比，验证了综合纠偏控制系统的优越性。论文所用的研究方法及研究结论对四点式起落架无人机滑跑研究起到重要参考作用。

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