微型涵道飛行器的設計與控制研究.pdf

1、微型飛行器(Micro Air Vehicle，MAV)在軍民用領域都有廣泛的應用前景，已經(jīng)成為一個國際性熱點課題和研究前沿。微型涵道飛行器是微型飛行器研究中的一個重要分支，它可以懸停、垂直起降和前飛，且安全性高、結構緊湊、噪聲低。本文的主要內容是微型涵道飛行器的設計與控制研究，包括微型涵道飛行器的設計、低雷諾數(shù)氣動特性研究、非線性飛行動力學特性研究、自適應飛行控制系統(tǒng)研究。
　　針對涵道飛行器一般只能以直升機模式低速前飛，設計了

2、一種能以飛機模式快速前飛的新型可傾轉有翼微型涵道飛行器。該涵道飛行器設計有固定機翼，且涵道和機翼外形設計綜合考慮了低速飛行和快速飛行的性能要求，機翼縱向位置設計考慮了不同螺旋槳轉速、前飛速度、迎角等運動參數(shù)對俯仰力矩的影響。
　　采用數(shù)值計算和風洞試驗的方法研究了微型涵道飛行器低雷諾數(shù)空氣動力學特性，分析了各種運動參數(shù)對微型涵道飛行器氣動特性的影響。在數(shù)值計算過程中，螺旋槳模擬采用動量源方法。采用基于非結構嵌套網(wǎng)格技術的數(shù)值計算方

3、法計算了微型涵道飛行器的動阻尼導數(shù)。研究結果表明:微型涵道飛行器的空氣動力學特性具有顯著的非線性和非定常特性。微型涵道飛行器不僅可以懸停，垂直起降和以直升機模式低速前飛，而且能以飛機模式快速前飛，并在整個飛行包線中具有良好的氣動特性。
　　微型涵道飛行器非線性飛行力學模型研究是微型涵道飛行器設計中的一個重要環(huán)節(jié)。微型涵道飛行器由于包線大、尺寸小、速度低和氣動布局特殊，其飛行動力學特性具有顯著的非線性和非定常特性。建立了微型涵道飛行

4、器的飛行力學模型，計算了它的基本性能和配平曲線，研究了它在整個飛行包線內的非線性飛行力學特性，為飛行控制系統(tǒng)的設計奠定了基礎。
　　由于微型飛行器具有顯著的非線性和非定常飛行力學特性，傳統(tǒng)的控制方法已不能滿足要求。針對這一問題，研究了基于動態(tài)逆和神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應飛行控制系統(tǒng)。該飛行控制系統(tǒng)由動態(tài)逆控制器、PD補償器、神經(jīng)網(wǎng)絡補償器和偽控制補償器組成。在仿真過程中，考慮了非定常大氣擾動對微型涵道飛行器的影響。仿真結果表明，本文設計的