尾坐式共轴旋翼飞行器着舰策略与控制律设计

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fazaizhaoyun
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本文所研究的尾坐式旋翼飞行器是一种新型的舰载飞行器,具有直升机模式、过渡模式和飞机模式三种飞行模式,同时可以在三者之间进行模式转换,因此研究其飞行力学与飞行控制问题显得格外重要。本文对尾坐式旋翼飞行器的飞行力学问题、控制律、以及着舰航迹规划问题进行了较为深入的研究。本文采用机理建模的方法建立了尾坐式旋翼飞行器非线性动力学模型。确定了直升机模式、飞机模式与过渡模式的飞行区间。对于过渡模式提出了两种过渡路径,分别为失速过渡与弧形过渡。同时由于该飞行器具有舵面冗余的特点,为了使得飞行状态与操纵量的光滑过渡,采用了舵面融合技术对其进行配平,并对所提出的两种过渡路径的配平结果进行分析,得到各自的优缺点。尾坐式旋翼飞行器飞行状态变化显著,是一个复杂的系统。由于动态逆对复杂系统能够有良好的解耦作用与控制性能,本文采用非线性动态逆对该飞行器的各个模式分别设计了相应的子控制律,对于线性与非线性之间的不对消以及建模等因素所导致的误差,采用神经网络进行补偿,并对所设计的控制律进行全模式仿真验证。根据尾坐式旋翼飞行器各个模式的飞行动力学特点,确定了其着舰飞行策略,设计了自主着舰航迹规划算法以及着舰制导律,并通过数值仿真验证了控制器的跟踪性能。在此基础上为了能够直观的对所设计的控制器以及着舰航迹规划算法进行验证,联合MATLAB/Simulink与FlightGear进行可视化仿真,得到着舰三维视景仿真,仿真结果表明所设计的算法具有较高的控制性能。
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