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无人自转旋翼机伺服与测控技术研究

陈婧  
【摘要】:本文以某型号无人自转旋翼机为研究对象,开展了无人自转旋翼机的伺服舵机、旋翼机滑行特性分析与控制、地面测控系统的研制工作。 根据无人自转旋翼机的结构特点和性能要求提出了伺服舵机的设计要求,完成了伺服舵机的机械结构的设计和部件选型。采用机理建模的方法建立了伺服舵机的数学模型,提出了一种用于位置闭环模式下的伺服舵机的参数辨识方法并验证了其有效性。提出了一种采用数字控制和模拟控制组合的双余度控制策略。采用工程设计法完成了伺服舵机电流环、速度环和位置环控制器的设计。性能测试结果表明所研制的伺服舵机满足旋翼机的应用要求。 在对旋翼机滑行段所受到的重力、空气动力、旋翼拉力、螺旋桨推力和轮子受力分析的基础上建立了无人自转旋翼机滑行段的数学模型,并据此进行了旋翼机滑行特性的分析。提出了采用神经网络模型参考自适应控制的无人自转旋翼机侧向纠偏控制律。分析了发动机推力和桨盘迎角对旋翼产生的升力影响,设计了无人自转旋翼机的纵向控制律。数字仿真结果验证了所设计的控制律的有效性。 提出了无人自转旋翼机测控系统的功能要求,描述了能够满足上述功能要求的测控系统的工作原理和组成,完成了地面测控系统的硬件配置和设计,开发了测控系统的测控软件、监控软件和三维地图显示软件。 上述工作配合实验室团队的其他工作,实现了无人自转旋翼机的飞行控制。


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