倾转三旋翼无人机过渡模式纵向姿态控制

陈琦, 江涛, 史凤鸣, 方亮

(军械工程学院 无人机工程系, 河北 石家庄 050003)



倾转三旋翼无人机过渡模式纵向姿态控制

陈琦, 江涛, 史凤鸣, 方亮

(军械工程学院 无人机工程系, 河北 石家庄 050003)

对倾转三旋翼无人机过渡模式下定高转换的纵向姿态控制进行了研究,为提高纵向操纵效能、解决操纵冗余问题,设计了模态转换中的操纵控制方案;采用牛顿-欧拉法对飞机进行动力学建模分析,建立了纵向动力学模型并给出了过渡转换路径;通过操纵效能分析对两种操纵机制进行分配,给出了操纵分配的权重和控制律。仿真和实验样机飞行试验地面站数据分析结果表明,按照所设计的操纵分配方案和控制律对飞机过渡模式进行纵向控制,能够使飞机保持平稳过渡。

倾转三旋翼无人机; 过渡模式; 操纵分配; 飞行控制

0 引言

倾转三旋翼无人机是一种独特的旋翼飞行器,它既可以像直升机一样垂直起落,又可以像固定翼飞机一样高速飞行,具有结构稳定、综合能耗低的特点,可用于电力巡线、森林火险侦察等民用领域,也可部署在小型水面舰艇上执行军事任务,具有广阔的应用前景[1]。

倾转三旋翼无人机具有两个能够在0～90°范围内倾转的旋翼,随着旋翼的倾转,飞行模式可在直升机模式和固定翼模式之间转换,转换过程为过渡模式。由于定高转换可以使过渡过程更加平稳、安全,一般采用定高转换策略[2]。随着倾转角度和飞行速度的变化,气动特性会发生明显变化,具有强耦合和非线性的特点,因此倾转三旋翼机过渡模式的飞行控制是整个飞行控制的关键[3]。……