改进型电控旋翼设计及桨距控制研究

摘要

电控旋翼是于本世纪初被提出的一种新概念旋翼操纵系统，它相对于传统旋翼操纵系统有着巨大的优势和广阔的应用前景。本文针对电控旋翼系统进行了以下研究工作：
　　 1、在原理性电控旋翼系统的基础上，针对其不足，设计了一套更加完善的改进型电控旋翼系统。设计工作包括主桨叶设计、后缘襟翼设计、传动机构设计、桨毂以及电磁作动器的改进设计。
　　 2、针对改进型电控旋翼系统，分析了该系统桨距控制过程的各个环节，建立了各控制环节的数学模型。以之为基础，采用串级PID控制算法设计了悬停状态电控旋翼桨距控制律，并采用多变量PID控制算法设计了适用于悬停和前飞状态的电控旋翼桨距控制律，其中PID参数根据Ziegler－Nichols方法进行整定。通过对所提出的控制算法进行Simulink动态仿真，结果表明控制算法对电控旋翼的总距和周期变距操纵均可以取得较好的控制效果，验证了所提出的控制方法的正确性和有效性。
　　 3、基于TMS320 F2812 DSP，根据所提出的改进型电控旋翼桨距串级PID控制算法和电磁作动器转角PID闭环控制算法，利用Real-Time Workshop（RTW）和Simulink进行了DSP的代码生成，从而完成了改进型电控旋翼桨距控制算法的物理实现。
　　 4、在改进型电控旋翼模型试验台上进行了悬停状态下电控旋翼桨距的开环和闭环控制试验，试验结果验证了本文所提出的改进型电控旋翼桨距控制算法的可行性和有效性。