無人直升機非線性動力學建模技術研究.pdf

1、無人直升機不僅具有體積小、重量輕、成本低等特點，而且具有垂直起降、懸停以及超低空飛行等特殊飛行能力，因此無論是在民用領域，還是在軍事領域無人直升機都具有廣泛的應用前景。然而，直升機本身是一個高非線性、強耦合、不穩(wěn)定的系統(tǒng)，使得其控制難度增大，而其控制律的研究又是以置信度較高的模型為基礎。因此，研究無人直升機的動力學模型對其飛行控制技術而言具有重要的理論意義和實際的應用價值。
　　無人直升機是一個包括旋翼、尾槳、機身、垂尾以及平尾等

2、部件的多體動力學系統(tǒng)，其中關鍵的旋翼系統(tǒng)模型包括槳葉的氣動模型、揮舞運動模型以及誘導速度模型等。本文在分析和綜合渦流理論與葉素理論各自特點的基礎上，提出了一種等效的簡化方法對旋翼進行動力學建模。通過對旋翼的下游尾跡研究來構(gòu)建槳盤的氣動模型和誘導速度模型，采用槳盤平面法來建立槳葉揮舞運動模型。對于其它的氣動部件，則仍然采用傳統(tǒng)的建模方法對其進行建模。在模型的實現(xiàn)過程中，采用整體與局部兼顧方法計算槳葉微元的力和力矩、以正態(tài)分布近似描述旋翼的

3、下洗流場、以整體思想精確計算揮舞角，最終得到旋翼和其它部件的力和力矩，從而建立無人直升機整體的非線性動力學模型。與此同時，論文還從算法和模型特性分析等方面驗證了所構(gòu)建模型的正確性與有效性。
　　最后，在所建模型的基礎上，采用RTX技術在Windows環(huán)境下實現(xiàn)了無人直升機動力學模型的實時仿真環(huán)境。系統(tǒng)是由兩部分組成，其中前臺是仿真控制臺界面與遙控遙測界面，采用TRTD來創(chuàng)建此人機界面，主要功能是顯示實時仿真參數(shù)、航跡以及歷史曲線；