高速四倾转旋翼机总体参数优化设计研究

四倾转旋翼机总体参数设计涉及重量、性能等多个分析模型,各模型互相耦合、相互影响,其总体参数设计需兼顾多方面且相互矛盾的使用需求。建立了飞行性能、重量配置模型,并在深入分析各分析模型之间的关联关系的基础上,建立基于性能指标和重量约束的四倾转旋翼机总体参数优化设计方法。

四倾转旋翼无人机模型预测姿态控制律设计与仿真

针对四倾转旋翼无人机全模态姿态控制律设计困难的问题开展了研究。首先,建立了四倾转旋翼无人机飞行动力学模型,并开展了不同飞行模态操纵策略分析;然后,运用模型预测控制理论设计姿态控制器;最后,对四倾转旋翼无人机的姿态控制进行了仿真试验及结果分析。研究结果表明,所设计的模型预测姿态控制响应速度快、跟踪控制性能好,可实现较好的控制效果。

四倾转旋翼飞行器直升机模式操纵策略设计与验证

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。

新型可倾转旋翼的四旋翼飞行器结构设计

在对四旋翼飞行器结构优化设计中针对可倾转旋翼的四旋翼飞行器飞行过程中出现的垂直起降速度慢和高空巡航距离短,稳定性受到扰动的问题,提出了倾转旋翼和伸缩翼膜相结合的飞行器结构。采用具有伸缩性能的主翼膜及其主传动机构,当飞行器在垂直起降和高空巡航过程时,使主翼膜分别处于收缩和伸展状态,以减小气流扰动和提供部分升力。根据旋翼、机身和主翼膜的力学模型,分析了飞行器在不同飞行过程的受力情况,进行了飞行性能Matlab仿真。仿真结果表明:与传统四旋翼飞行器相比,具有伸缩翼膜的可倾转旋翼的四旋翼飞行器具备起降迅速、远程巡航的优点,具有较高的工程实践价值。

Research on Manipulation Strategy of Quad Tilt-Rotor

Aiming at the complex tilting process of quad tilt-rotor(QTR)transition mode,this paper studies the manipulation strategy in transition mode to solve the problem of manipulation redundancy and coupling in transition mode of quad tilt rotor.The variations of the manipulation derivative are analyzed in the tilting process.Through the flight control simulation and flight test of the quad tilt-rotor,the validity of the control system and the rationality of the manipulation strategy are verified.