基于倾转翼飞机垂直起降阶段的姿态控制研究

摘要

倾转旋翼飞机综合了直升机和固定翼飞机的优点，并已经应用于实际生活中了，在军用和民用方面都能发挥重要作用。虽然倾转旋翼飞机有很多优点，但其在某些关键技术的支持方面相比于传统飞行器仍显不足，比如在飞行控制系统方面存在很多问题，尤其是过渡段飞行时的控制，到目前为止都没有一个很好的解决办法。同时考虑到倾转旋翼飞机在垂直飞行时其旋翼所产生的下冲气流，有很大一部分会打在机翼表面，从而减小了旋翼的有效升力，产生的干扰气流也会影响飞行器的稳定性，加大了控制难度。倾转翼飞机可以有效的改善上述问题，本文针对倾转翼飞机在垂直起降阶段的姿态控制问题进行了研究。
　　首先，对倾转翼飞机在垂直起降模式提出了控制方案，定性说明了方案的可行性。根据控制方案，为了建模的方便提出假设，建立坐标系，运用相关的力学知识推导了垂直起降阶段的力学模型。
　　其次，对PID控制方法的相关理论进行了研究，总结了PID控制参数整定的常用方法，根据传递函数模型采用经典PID控制算法分别对俯仰控制、横滚控制和偏航控制设计了控制器，并用MATLAB/Simulink软件进行了仿真验证。
　　最后，对线性二次型最优控制理论和实现方法进行了研究。采用线性二次型最优控制算法应用于本文的倾转翼飞机控制系统设计中，限于时间，仅对俯仰角控制设计了LQ最优控制器，仿真结果表明，LQ最优控制器同样可以满足控制要求。与PID控制相比各有千秋。

目录

第1章 绪论

1.1 论文研究的目的与意义

1.2 国内外研究的现状与分析

1.3 本文主要研究内容

第2章 飞行器建模与分析

2.1 引言

2.2 倾转翼飞机垂直起降阶段的控制方案

2.3 倾转翼机垂直起降阶段建模分析

2.4 本章小结

第3章 倾转翼飞机垂直起降阶段PID姿态控制器设计

3.1 PID控制相关理论介绍

3.2 PID控制器参数整定

3.3 PID控制器设计

3.4 MATLAB/Simulink仿真验证

3.5 本章小结

第4章 线性二次型最优控制

4.1最优控制问题的描述

4.2连续系统二次型最优控制

4.3线性二次型高斯最优控制

4.4 线性二次型最优控制器设计与仿真验证

4.5本章小结

第5章 总结和展望

5.1论文总结

5.2论文展望

参考文献

硕士期间发表的论文及学术成果

发表论文

致谢

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