一种小型无人倾转旋翼机全包线飞行的参数估计方法(英文)

小型无人倾转旋翼机的核心是飞行控制系统与捷联惯性导航系统(SINS)。针对小型无人倾转旋翼机的不同飞行模式设计了一套线性、计算效率高的捷联导航算法,为控制系统提供真实可靠的反馈参数。在直升机悬停与小速度飞行模式,利用加速度计与磁强计的输出计算测量姿态角并根据角度与角速率的关系设计低阶线性姿态估计算法,递推解算出MEMS陀螺的漂移特性,并实时补偿测量的角速率。在倾转与飞机飞行模式飞行器具有持续加速与高速的飞行特性,利用磁强计解算当前航向并引入GPS的速度与位置参数,设计了基于误差的线性Kalman滤波器,提高持续加速飞行状态的姿态估计精度。数值仿真表明在全包线飞行过程中设计的捷联导航算法具有良好的测量精度,并利用小型无人倾转旋翼机的飞行试验,验证了算法的估计性能与可靠性。

某型无人倾转旋翼机过渡轨迹设计技术研究

过渡模式是倾转旋翼机全过程自主飞行的关键阶段,亦是最容易发生安全事故的阶段。过渡轨迹是飞行器过渡模式控制律和制导律设计的基础,以某型无人倾转旋翼机为研究对象,分析其气动特性,并根据过渡阶段的升力来源,将整个过渡阶段进行细化;再根据各个阶段的约束条件确定其倾转过渡走廊;依据飞行器的飞行过程以及走廊确定飞行器的过渡轨迹,并通过仿真验证其合理性。

无人倾转旋翼机内外回路显模型控制律设计

针对无人倾转旋翼机直升机模式的典型飞行状态,分析全机操纵舵面在该飞行模式的冗余分配策略,开展控制律结构设计以及基于内外回路的显模型解耦控制律设计方法研究。将显模型设计、一拍跟踪解耦控制律设计与倾转旋翼机的操纵特性进行综合,实现了内回路的解耦与外回路跟踪控制。通过对典型配平状态的数学模型进行数值仿真,得出结果表明:控制系统姿态控制回路的带宽大于4 rad/s,具有良好的控制品质;在参考模型摄动20%的情况下,验证了控制系统仍具有良好的稳定性和鲁棒性。

无人倾转旋翼机飞行动力学建模及操纵技术

针对无人倾转旋翼机的飞行特点和操纵方式,建立了一套适合于倾转旋翼机飞行操纵特性分析的飞行动力学模型,研究无人倾转旋翼机全包线飞行操纵与控制策略。在Simulink仿真环境中分别建立直升机模式、飞机模式以及过渡飞行模式仿真模型,通过配平计算,得到各飞行模态工作点处的配平操纵量,为分析无人倾转旋翼机的全包线飞行策略和操纵输入提供研究基础。

A Grey Wolf Optimization-Based Tilt Tri-rotor UAV Altitude Control in Transition Mode

To solve the problem of altitude control of a tilt tri-rotor unmanned aerial vehicle(UAV)in the transition mode,this study presents a grey wolf optimization(GWO)based neural network adaptive control scheme for a tilt trirotor UAV in the transition mode.Firstly,the nonlinear model of the tilt tri-rotor UAV is established.Secondly,the tilt tri-rotor UAV altitude controller and attitude controller are designed by a neural network adaptive control method,and the GWO algorithm is adopted to optimize the parameters of the neural network and the controllers.Thirdly,two altitude control strategies are designed in the transition mode.Finally,comparative simulations are carried out to demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed control scheme.