无人倾转旋翼飞行器冗余操纵控制策略设计.pdf

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1、第46卷第1期哈尔滨工业大学学报Vo1．46Nol20l4年1月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYJan、2O14无人倾转旋翼飞行器冗余操纵控制策略设计夏青元，徐锦法，张梁，金开保(1．南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室，210016南京；2．南京理工大学计算机科学与工程学院，210094南京)摘要：根据所建立的无人倾转旋翼飞行器飞行动力学模型配平和小扰动线性化处理结果分析了不同飞行模式下的操纵效率，应用多目标非线性控制方法的目标优化函数性能指标得到了操纵

2、效率矩阵系数，设计了一套实用的舵面驱动分配策略，实现了飞行器全模式飞行，解决了飞行控制随飞行模式变化所要求的操纵冗余问题．采用所提出的操纵分配策略可使飞行控制器统一设计，无需按不同飞行模式设计控制器，有效降低了飞行控制器的设计难度．给出了一个全模式飞行仿真样例，运用线性PID控制器实现了稳定飞行控制．利用倾转旋翼飞行器飞行动力学模型仿真验证了操纵分配策略的有效性．关键词：倾转旋翼飞行器；控制分配；多目标优化；操纵策略；飞行控制；仿真验证；操纵导数中图分类号：V249．1文献标志码：A文章编号：0367

3、-6234(2014)01—0121—08Redundantmanipulationcontrolstrategyforunmannedtilt-rotoraircraftXIAQingyuan，xuJinfa，ZHANGLiang，JINKaibao(1．NationalKeyLaboratoryofRotorcraftAeromechanics，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，210016Nanjing，China；2．SchoolofC

4、omputerScienceandEngineering，NanjingUniversityofScience&Technology，210094Nanjing，China)Abstract：Amanipulationassignmentstrategyoffull—modeflightbasedonunmannedtilt—rotoraircraftflightdynamicsmodeltrimandsmallperturbationlinearizationprocessingresultswas

5、presented，anditsmanipulationeficiencywasanalyzedfordifferentflightmode．Thecontroleficiencymatrixcoeficientsweresolvedwithanobjectiveoptimizationfunctionspecificationofmulti—objectnonlinearcontrolmethod．Adificuhproblemthatwasthemanipulateredundancyasthef

6、lightmodechangesintheprocessofflightcontrolwasovercome．Aunifiedflightcontrollerwasdesignedwiththehelpofmanipulationallocationstrategy，withouthavingtodesignacontrollerfordifferentflightmode．Thedesigndificultyoftheflightcontrolleriseffectivelyreduced．Aful

7、l—modeofflightsimulationisgivenout，inwhichastableflightcontrolisachievedwithalinearPIDcontroller．Simulationresultsdemonstratethecredibilityofthetilt—rotoraircraftflightdynamicsmodelandtheefectivenessofthemanipulationassignmentstrategy．Keywords：tilt—roto

8、raircraft；controlallocation；multi—objectoptimization；manipulationstrategy；flightcontrol；simulationanddemonstration；controlderivative．倾转旋翼飞行器是一种同时具备普通直升机行器独特的结构和动力装置设计使其具备了独特的垂直起降与空中悬停优势，又兼备普通固定翼的飞行性能，但也带来了不利因素，机械结构复飞机高速巡航能力的新型旋翼飞