重载双发纵列式无人直升机飞行控制系统设计

针对大型重载双发纵列式无人直升机飞行控制系统设计,该文从软硬件介绍整体系统搭建并将控制系统分为转速控制模块与姿态控制模块。转速控制中,该文采用PID算法控制2台航空发动机转速,并在转速反馈中加入低通滤波器达到稳定转速的效果。姿态控制中,采用串级控制策略,为了减弱油动重载直升机起飞震动对控制的影响,在姿态反馈回路中加入低通滤波器,内环对姿态角速度精确控制,外环对姿态角度加以有效控制。最后在工程实验中实现了重载双发纵列式无人直升机的悬停试飞,取得了预期试飞效果,证明控制系统设计的有效性。

纵列式无人直升机飞行控制系统设计

采用嵌入式设计技术设计了纵列式无人直升机飞行控制系统的硬件和软件.在飞行控制系统硬件上,采用STM32H750VBT6作为系统的主控芯片,采用6轴运动处理传感器LSM6DSR和3轴磁力计LIS2MDL构建了多传感器姿态测量硬件系统,利用主控芯片上的定时器接收遥控输入信号和输出PWM电动机及舵机控制信号.在飞行控制系统软件上,采用基于四元数互补滤波方法,对惯性导航组件测得的加速度、角速度以及磁力计测得的3轴磁场强度信息进行融合处理,解算出无人机的飞行姿态.在控制策略上采用串级控制策略,外环控制无人机的姿态角,内环控制无人机的姿态角速度实现对无人机姿态快速精确控制.最终工程实现了纵列式无人直升机飞行控制系统软、硬件,并进行试飞验证,取得了预期效果.

纵列式梁场综合管控系统建设及应用

当前,高速公路预制梁场具有占地面积大、投资规模大、复垦难度大等特点,梁场在生产过程中,传统手段无法对梁场人员组织、材料管理、设备监管、工序管控、环保管理、构件运输等流程实施集成化、可视化、精细化管理,容易造成资源浪费,降低生产质量和效率。在数字基建建设的背景下,梁场亟需引入信息化的手段,以此智慧化管理生产过程中“人、机、料、法、环、安”等要素。本文以纵列式梁场为主体,编制梁场综合管控系统,打造集约化生产的模式,实现预制构件生产的标准化、工业化和智能化,优化资源配置、提高生产效率,实现永临结合和绿色生产。

基于PIV技术的纵列式双旋翼尾迹特性实验研究

将现有单旋翼实验台进行改装,以适合于纵列式双旋翼的实验研究。基于PIV技术,针对悬停和前飞状态下的纵列式双旋翼时的桨尖涡特性进行了测量。通过改变前后旋翼的水平和轴向间距,调整两旋翼之间的重叠区域,研究了不同气动布局纵列式双旋翼干扰状态下的尾迹结构,并与单旋翼进行了对比。结果表明:悬停状态,随两旋翼纵向间距的增加,桨尖涡的轴向位移也逐渐增大,但桨尖涡径向位移并不是随纵向间距的改变而规律变化,在纵向间距为1.8R附近时最小;而双旋翼轴向间距的变化对桨尖涡的径向和轴向位移均有影响,但变化都不是很大。

纵列式双旋翼悬停状态气动干扰特性参数影响分析

建立了一个纵列式直升机双旋翼气动干扰特性分析的自由尾迹迭代方法。在该方法中,考虑了双旋翼以及旋翼与尾迹之间的相互干扰影响,将旋翼尾迹模型、桨叶气动力模型以及旋翼配平模型进行耦合求解。同时给出了一个适合于双旋翼干扰计算特点的配平方法。计算了悬停时干扰状态下的双旋翼诱导速度分布以及旋翼性能,并与试验数据进行对比,验证了方法的有效性。应用上述方法,对比分析了纵列式双旋翼与单旋翼的性能,结果表明:悬停时纵列式前、后旋翼的性能都比单旋翼时的要差。文中进一步系统地分析了悬停状态双旋翼纵向间距和轴向间距对气动干扰特性的影响,结果显示:当纵向间距为1.3R时,纵列式双旋翼相比两单独旋翼需要额外的附加功率为8.5%,且随纵向间距的增大,附加功率减小并出现负值,当纵向间距为1.85R时,附加功率最小。

纵列式无人直升机建模及其精确线性化方法研究

利用牛顿-欧拉法对纵列式无人直升机的近似悬停模态进行数学建模,得出标准仿射非线性状态方程,然后应用状态反馈精确线性化方法进行设计.仿真结果表明,系统输出可稳定跟踪给定信号.

纵列式直升机配平计算及稳定性、操纵性分析

为了进行纵列式直升机定直平飞状态的配平计算,建立了两种非线性飞行动力学模型(涡流理论模型和动量理论模型).提出了基于线性小扰动理论和五点中心差分算法的稳定性、操纵性导数计算方法;采用状态空间表达式形式的动力学方程,计算了纵列式直升机非耦合运动状态下的稳定根;以动量理论模型为基础,以MATLAB软件为计算平台,进行了纵列式直升机稳定性与操纵性的分析.最终计算结果与参考数据吻合较好,为纵列式直升机飞行品质研究奠定了基础.

改进遗传算法的纵列式直升机总体参数优化设计

研究纵列式双旋翼直升机总体参数的优化设计方法,在分析双旋翼气动干扰对旋翼气动特性影响的基础上,采用改进的遗传算法,以运输效率为目标、以飞行性能和重量效率等参数为约束条件,建立优化设计模型,优化纵列式直升机总体参数。以CH-47D纵列式直升机为优化算例,计算结果表明,本文提出的优化方法是可行的,优化效果良好。

纵列式直升机双旋翼流场及性能试验

通过加装一台套单旋翼试验台,与原有的单旋翼试验台组成了双旋翼试验台。基于测力天平和P IV技术,通过改变前后两旋翼的水平和轴向间距,测量了纵列式双旋翼不同气动布局干扰状态下的流场特性和旋翼性能,并与单旋翼情况进行了比较。分别给出了悬停和前飞状态下的旋翼速度场和涡量场分布,对比了不同纵向和轴向间距对双旋翼性能的影响。结果表明:悬停时,后旋翼性能和单旋翼基本一致;前飞时,后旋翼性能比单旋翼差,且随前进比的增加,后旋翼性能与单旋翼性能的差距会更大。

旋翼结冰模型与纵列式直升机平衡特性分析

为了研究纵列式直升机结冰后的飞行动力学问题,基于CFD(ComputationalFluid Dynam ics)技术提出了旋翼结冰的理论模型;基于旋翼冰风洞试验数据,考虑桨叶表面附着冰脱落及桨叶表面局部温度对结冰的影响,提出了旋翼结冰的工程模型.建立了纵列式直升机结冰后的飞行动力学模型,研究了不同飞行速度条件下结冰对样机CH-47B平衡特性的影响,分析了环境温度、结冰时间、液态水含量以及平均水滴直径对旋翼扭矩的影响.计算结果的对比分析显示:两种结冰模型在计算精度上基本一致,表明结冰模型合理,能够用来进行结冰后的飞行动力学分析,为纵列式直升机结冰后的飞行动力学研究奠定了基础.

纵列式直升机双旋翼流场特性的自由尾迹分析

将旋翼尾迹模型与旋翼配平模型进行耦合求解,建立了一个分析纵列式双旋翼流场的迭代计算方法。为充分模拟双旋翼的干扰影响及桨尖三维效应,使用了畸变的自由尾迹模型,桨叶模型则采用升力面/涡格方法。应用该耦合方法,计算分析了纵列式直升机双旋翼在干扰状态下的尾迹结构及旋翼重叠区域的流场特性,并与单旋翼做了比较。计算表明,悬停时,纵列式双旋翼重叠区下方的下洗速度大于单副旋翼的诱导速度,但小于两副旋翼诱导速度的简单迭加;前飞时,随飞行速度的增大,尾迹重叠区域减小,两副旋翼相互间的干扰也逐渐减弱。

基于信息熵的纵列式无人直升机故障树诊断

研究纵列式无人直升机故障诊断问题。首先根据其操纵控制系统的结构特征,建立操纵控制故障树及故障传播矩阵。其次运用信息熵决策推理方法,分析样本测量与信息不足引起的不确定决策,进行故障树不确定性推理,并确定故障节点重要度及隶属关系。最后根据二元假设检验,进行故障判定。并针对直升机尾传动轴不对中故障,引起振动与作动器效能降低,进行仿真与实验,验证该故障诊断方法的可行性与有效性。

国外纵列式直升机关键技术及发展趋势分析

本文系统分析了国外纵列式直升机的关键技术和未来的发展趋势。阐述了纵列式直升机在军、民领域的地位与作用,以及纵列式直升机的应用与市场需求。论述了国外纵列式直升机的发展对我国纵列式直升机研制的启示。

纵列式直升机配平计算分析

分别运用涡流理论和动量理论对纵列式双旋翼直升机建立了两种飞行动力学非线性数学模型并完成配平计算,这两种方法得到的配平结果和参考的实验数据较吻合,所建模型是后续进行稳定性导数和稳定根计算的基础。

基于自抗扰模糊参数优化的纵列式植保无人机姿态控制仿真

针对纵列式植保无人机飞行控制系统中姿态控制的高要求和飞行中存在的各种未知扰动和参数不确定,提出了一种自抗扰模糊参数优化控制策略,以实现纵列式植保无人机姿态控制的高性能.包括安排过渡过程以减少超调,提高响应速度;设计扩张状态观测器来处理未知干扰和参数不确定性;为了提高控制系统的动态性能,采用模糊控制对非线性反馈控制律的增益进行在线调整.仿真结果表明:与常规PID以及模糊PID相比,模糊自抗扰控制策略能够快速有效地抑制干扰,具有较高的控制精度和较强的鲁棒性等特点.

纵列式旋翼直升机在起落架上的振动特性试验方法研究

本文基于模态分析理论和试验技术,提出了一套测定纵列式旋翼直升机在起落架上的刚体模态特性试验方法。仿真试验和工程实例验证结果表明该方法用于纵列式直升机设计的可行性。

纵列式电动无人直升机在农药喷洒中的应用前景

目前农业植保无人机整体来讲载荷量较小、续航时间较短,作业过程中需频繁更换电池及添加药液等是影响其作业效率的主要因素之一,在相同动力能耗下如何提高载荷量和续航时间,使得植保无人机的时间利用率进一步提高是植保无人机未来发展一个趋势。本文分析比较了电动植保无人机和油动植保无人机,以及多旋翼植保无人机和单旋翼植保无人机的优缺点。针对纵列式电动无人直升机的众多优点,分析了这一机型在农药喷洒中提高载荷量和续航时间上的优势,分析了这一机型在农药喷洒中应用前景。

基于动量源方法的纵列式直升机双旋翼/机身干扰流场分析

针对纵列式双旋翼桨叶的几何特征、运动方式及气动特性,建立了基于动量源方法的纵列式直升机双旋翼/机身组合流场的数值模拟方法,该方法中采用的非结构网格能综合考虑双旋翼/机身干扰流场特点且满足动量源计算网格要求。通过算例的计算值与试验值的对比,验证了本文方法的有效性,然后采用该方法分析了悬停及前飞状态下纵列式直升机的双旋翼/机身干扰流场特性。

纵列式双旋翼直升机气动力和流场的数值模拟

纵列式双旋翼直升机的旋翼尾迹受前飞自由流、机身和旋翼之间的干扰影响,旋翼尾迹不仅影响机身的空气动力,也影响旋翼自身的空气动力特性。应用欧拉方程与计算流体力学(CFD)方法,采用自适应非结构直角网格技术生成计算域网格,数值模拟纵列式双旋翼直升机全机流场,给出了考虑旋翼影响的机身表面压力分布以及全机流场特性。

无人纵列式直升机鲁棒保性能控制器

为解决无人纵列式直升机模型建立的不确定性等问题,提出一种鲁棒保性能控制器设计方法。以某个转速配平点作为基准状态设计点,设计鲁棒最优保性能控制器,并通过仿真实验验证。实验结果表明:该方法能确保系统具有良好的稳定鲁棒性和性能鲁棒性,实现姿态响应的整体平滑,姿态跟随快速,控制效果良好。