无人倾转旋翼机快速控制原型技术研究

摘要

倾转旋翼机是一种新构型飞行器，具有直升机和固定翼的双重特点，倾转旋翼机的飞行控制技术一直是无人倾转旋翼机研究的关键技术之一。随着对自动飞行功能要求越来越高，控制算法越来越复杂，传统的飞行器控制系统设计方法越来越不能满足现代飞行器控制系统的设计要求。快速控制原型技术基于通用接口的高计算能力的硬件平台和代码自动生成技术，可以非常高效的创建控制器快速原型并进行控制律验证，提高控制系统的开发效率。
　　本文以无人倾转旋翼机飞行控制系统为研究对象，基于CompactRIO进行快速控制原型技术研究。首先分析了样例无人倾转旋翼机的动力学特性，然后针对倾转旋翼机过渡飞行模式特性，采用动态逆控制结合PID的控制方法设计了倾转旋翼机全包线飞行控制律，采用合理的切换策略保证了倾转旋翼机全模式的稳定飞行；根据倾转旋翼机飞行控制律设计要求，确定了倾转旋翼机的快速控制原型总体方案，并根据方案进行机载航电设备选型，建立了无人倾转旋翼机快速控制原型；利用LabVIEW开发了基于CompactRIO的快速控制原型的传感器数据采集程序和舵机控制程序；利用LabVIEW的控制设计和仿真模块快速搭建全包线控制算法；开发了快速原型控制台程序，并进行快速控制原型的控制律验证，为倾转旋翼机的成功试飞奠定了基础。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 快速控制原型技术概述

1. 3 NI快速控制原型概述

1.4 本文的主要研究内容

第二章 无人倾转旋翼机飞行动力学与飞行控制

2.1 无人倾转旋翼机飞行动力学分析

2.2 飞行控制律设计

2.3 本章小结

第三章 基于CompactRIO的无人倾转旋翼机快速原型方案

3.1 无人倾转旋翼机飞行控制系统

3.2 快速控制原型方案

3.3 本章小结

第四章 快速控制原型控制和数据采集

4.1 LabVIEW串口通信

4.2 快速控制原型传感器数据采集和舵机控制

4.3 本章小结

第五章 快速控制原型实现及实验

5.1 快速控制原型实现

5.2 快速控制原型实验

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 未来工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文