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论文中心|计算机应用 ]小型无人直升机的数学建模与仿真 |
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| 原文： |
1、引言
小型无人直升机有着垂直起降、悬停、巡航以及快速转变航向等特性，使得它成为一种理想的无人飞行器，并被广泛应用到了许多领域。为使小型无人直升机真正成为“飞行机器人”，建立其精确的数学模型便成为首要任务。图 1 搭载航空电子舱的Raptor-90 模型机
本文以 Raptor-90 模型机为试验平台，如图1 所示。本文充分考虑小型无人直升机在不同飞行状态下的飞行特性，利用基于叶素理论的积分算法，对小型无人直升机进行非线性动力学建模。然后Matlab7.0 环境下，对所建模型进行数值仿真。仿真结果表明，所建立的非线性模型可以较好的反应小型无人直升机的动态特性。
2、小型无人直升机数学建模
小型无人直升机结构组成主要包括主旋翼、伺服小翼、尾桨、机身、平尾、垂尾以及发动机等。对主旋翼进行有效建模是重中之重。然而主旋翼与各轴之间存在着强烈耦合，使对其建立精确数学模型变得异常复杂[1]。MIT 的研究者利用基于动量理论的迭代算法对小型无人直升机进行非线性建模，取得了较好的效果[2]。但是这个模型当中涉及到了较多的经验值，而且是在悬停状态下进行的建模，不能保证在较大飞行包络下的精度。而基于叶素理论的积分算法不但更加直观化，而且很好的涵盖了直升机的全飞行包络。下面便对主旋翼建模进行重点论述。
2.1、主旋翼数学模型
2.1.1、主旋翼拉力计算由叶素理论，可得在叶素 dr 上产生的升力元dL 为L c r θdr
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| 目录： |
1、引言
2、小型无人直升机数学建模
3、小型无人直升机数值仿真
4、数值仿真结果分析
5、结论 |
| 参考资料： |
[1] 高正,陈仁良.直升机飞行动力学[M].第一版.北京：科学出版社，2003.
[2] V.Gavrilets,B.Mettler,and E.Feron. Nonlinear model for a small-size acrobatic helicopter.Proceedings of the AIAA Guidance,Navigation,and Control Conference. Number AIAA 2001-4333, Montreal, Canada, August 2001.
[3] Raymond W.Prouty. Helicopter performance,stability,and control.Krieger Publishing Co.Inc.2006.
[4] G.D.Padfield. Helicopter flight dynamics: the theory and application of flying qualities and simulation modeling. AIAA Education Series, Reston,VA,1996.
[5] V.Gavrilets.Autonomous Aerobatic Maneuvering of Miniature Helicopters.PhD thesis,Massachusetts Institute of Technology,Cambrigde,MA,2003
[6] Richard N.Murray,Zexiang Li,and S.Shankar Sastry. A Mathematical Introduction
to Robotic Manipulation. CRC Press, Boca Rotan, Ann Arbor London, Tokyo.
[7] U.B.Hald.Nonlinear Modeling and Optimal Control of a Miniature Autonomous Helicopter,Master Thesis，Aalborg University,Sept,2003
[8] 郭燕,刘玉生,于琨,李春霖. 非线性参数化系统的鲁棒自适应控制器的设计和仿真[J].微计算机信息,2006 年第1-1 期,P57-58、P3.
[9]汪卉琴,刘目楼.数值分析[M].北京：冶金工业出版社，2004.
[10] Stephen J.Chapman.Matlab Programming for Engineers (Second Edition)(英文影音版) 北京：科学出版社,2003. |
| 简单介绍： |
| 小型无人直升机是一个复杂的非线性系统。为了真正实现小型无人直升机的自主飞行，须对其进行精确的数学建模。本文以Raptor90 小型无人直升机为研究平台，综合考虑了直升机在不同飞行模态下的飞行特性，利用基于叶素理论的积分算法，对直升机进行非线性建模，并对所建模型进行数值仿真。仿真结果表明，所建模型能够较好的反应直升机的动态响应特性，所建模型具有较高精度，可基于此模型进行飞行控制器的设计。 |
 点评资料 :
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