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倾转翼无人机返航过渡段气动分析与优化 被引量:3
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作者 王禹程 何国毅 王琦 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第22期9848-9856,共9页
倾转翼无人机是兼有固定翼飞机和直升机优点的一种新型旋翼无人飞行器,但其过渡段的气动特性存在非线性、强耦合的特点。基于动量源方法建立了倾转翼无人机返航过渡段的数值模拟方法,经单独旋翼和Georgia-Tech模型算例验证动量源方法的... 倾转翼无人机是兼有固定翼飞机和直升机优点的一种新型旋翼无人飞行器,但其过渡段的气动特性存在非线性、强耦合的特点。基于动量源方法建立了倾转翼无人机返航过渡段的数值模拟方法,经单独旋翼和Georgia-Tech模型算例验证动量源方法的准确性后,结合滑移网格技术模拟倾转翼无人机返航段并进行气动分析,通过调整旋翼转速、倾转角速度,使其定高倾转完成的时间从9.20 s缩短为4.46 s,在此基础上通过MATLAB不同函数拟合曲线编写入动量源,对比得到返航段走廊曲线。计算结果表明利用拟合曲线可以使其更平稳地定高倾转,使倾转翼无人机的返航过渡段受力曲线更加光滑,该方法得到的结果为控制倾转翼无人机返航过渡段的稳定性提供了理论依据。 展开更多
关键词 倾转翼无人机 返航过渡段 动量源方法 气动分析 数值模拟
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基于RNN的倾转四旋翼无人机滑模控制
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作者 李晨 熊晶晶 《控制工程》 北大核心 2025年第5期866-873,共8页
针对倾转四旋翼无人机处于不同倾转角的固定翼模式以及直升机模式下的位姿跟踪控制,提出一种基于循环神经网络(recurrentneuralnetwork,RNN)的自适应滑模控制策略。首先,将四旋翼动力学模型分为全驱动和欠驱动2个子系统。鉴于无人机存... 针对倾转四旋翼无人机处于不同倾转角的固定翼模式以及直升机模式下的位姿跟踪控制,提出一种基于循环神经网络(recurrentneuralnetwork,RNN)的自适应滑模控制策略。首先,将四旋翼动力学模型分为全驱动和欠驱动2个子系统。鉴于无人机存在模型参数的不确定性和外部扰动,通过循环神经网络对等效控制器进行估算,以解决使用滑模控制方法得到的等效控制器不能直接应用于无人机的问题。然后,为保证控制系统的稳定性,并削弱控制器的抖振,设计了新的切换控制器。根据Lyapunov理论,2个子系统均能到达滑模面。最后,通过对比仿真验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 四旋无人机 循环神经网络 自适应控制 滑模控制
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倾转三旋翼无人机控制设计与飞行实验
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作者 余立 贺光 +2 位作者 王祥科 赵述龙 鲍毅 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1698-1706,共9页
针对倾转三旋翼无人机的飞行控制问题,本文围绕控制分配算法、控制权重设计和模态转换策略3个方面开展研究.首先,分析飞行控制原理,构建模态转换飞行控制框架;其次,为提高控制分配鲁棒性,设计串级解耦控制分配算法并提出两种控制分配参... 针对倾转三旋翼无人机的飞行控制问题,本文围绕控制分配算法、控制权重设计和模态转换策略3个方面开展研究.首先,分析飞行控制原理,构建模态转换飞行控制框架;其次,为提高控制分配鲁棒性,设计串级解耦控制分配算法并提出两种控制分配参数修正方法;为实现稳定的模态转换飞行,引入可达力矩集设计控制权重,并提出基于时间和倾转角度的模态转换策略;最后,分别开展旋翼模态与模态转换飞行试验,验证了控制方法的有效性.试验结果表明:引入参数修正的串级解耦控制分配算法可有效提高控制分配鲁棒性,并改善姿态控制性能,基于设计的控制权重与模态转换策略可确保模态转换飞行的安全性、稳定性. 展开更多
关键词 三旋无人机 飞行控制系统 控制分配 控制权重 模态换策略 飞行试验
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倾转三旋翼无人机过渡模式走廊曲线研究 被引量:6
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作者 陈琦 江涛 +2 位作者 史凤鸣 蔚建斌 方亮 《电光与控制》 北大核心 2017年第3期24-27,共4页
针对倾转三旋翼无人机飞行模式转换中的高度保持问题进行研究,提出一种新的过渡策略,使飞机可以直接从悬停状态开始过渡转换而不需要获得一定初始速度。采用牛顿-欧拉法对过渡模式进行动力学建模分析,建立了纵向动力学模型;通过对模型... 针对倾转三旋翼无人机飞行模式转换中的高度保持问题进行研究,提出一种新的过渡策略,使飞机可以直接从悬停状态开始过渡转换而不需要获得一定初始速度。采用牛顿-欧拉法对过渡模式进行动力学建模分析,建立了纵向动力学模型;通过对模型进行分析给出了倾转角度和前飞速度的一一对应关系,即过渡段走廊曲线;依托倾转三旋翼无人机实验样机,按照两种不同倾转方式进行飞行试验。对地面站遥测数据分析的结果表明:按照走廊曲线倾转,较好地解决了直接倾转时的掉高问题,从而验证了走廊曲线的有效性。 展开更多
关键词 三旋无人机 飞行模式 过渡模式 走廊曲线
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倾转三旋翼垂直起降无人机悬停姿态控制 被引量:7
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作者 许景辉 马贺 +2 位作者 周建峰 田钰强 韩文霆 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期16-22,共7页
针对一种倾转三旋翼垂直起降(VTOL)飞行器在悬停状态下的姿态控制问题,设计了一种基于STM32系列微控制器的飞行控制系统。采用十轴组合惯性导航模块实时采集载机平台姿态信息,并结合基于四元数的互补滤波算法进行姿态信息解算。针对无... 针对一种倾转三旋翼垂直起降(VTOL)飞行器在悬停状态下的姿态控制问题,设计了一种基于STM32系列微控制器的飞行控制系统。采用十轴组合惯性导航模块实时采集载机平台姿态信息,并结合基于四元数的互补滤波算法进行姿态信息解算。针对无人机姿态控制实时性和精度要求高的特点,采用串级PID控制算法对载机进行悬停状态下的姿态控制。实验结果表明:串级PID控制算法在悬停状态下能够对倾转三旋翼垂直起降飞行器进行快速、稳定、准确的姿态控制,并具有一定的鲁棒性。在横滚角的内环采用PD控制(Kp为8.371,Kd为3.015),外环采用PD控制(Kp为5.1,Kd为1.15);俯仰角的内环采用PD控制(Kp为3.137,Kd为1.6),外环采用PID控制(Kp为3.43,Ki为0.003,Kd为3.97);偏航角采用PI控制(Kp为9.30,Ki为0.11)时,其悬停状态下具有最优姿态控制效果。研究结果对倾转三旋翼垂直起降飞行器飞行控制的后续研究具有指导作用。 展开更多
关键词 三旋无人机 垂直起降 串级PID 姿态控制
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基于模糊控制的倾转三旋翼无人机过渡模式操纵策略研究 被引量:7
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作者 张飞 路平 +1 位作者 江涛 史凤鸣 《电光与控制》 北大核心 2018年第4期32-36,共5页
倾转三旋翼无人飞行器作为一种特殊构型的飞行器,结合了直升机和固定翼飞行器的优点,同时具备了直升机和固定翼飞行器的操纵方式,但在过渡模式中需要对发动机短舱进行控制,造成操纵冗余问题,两套操纵方式都不适合单独使用。针对倾转三... 倾转三旋翼无人飞行器作为一种特殊构型的飞行器,结合了直升机和固定翼飞行器的优点,同时具备了直升机和固定翼飞行器的操纵方式,但在过渡模式中需要对发动机短舱进行控制,造成操纵冗余问题,两套操纵方式都不适合单独使用。针对倾转三旋翼无人机过渡模式发动机短舱倾转过程中的飞行器操纵冗余问题,建立了合适的倾转三旋翼过渡模式动力模型,提出了一种新的基于模糊控制的倾转控制方法,通过与传统的倾转旋翼飞行器过渡模式操纵策略对比实验分析发现,该方法能够较好地解决倾转三旋翼无人机过渡模式中纵向高度控制问题,使倾转三旋翼无人机能够平稳高效地实现过渡模式飞行。 展开更多
关键词 三旋无人机 过渡模式 模糊控制 操纵策略 高度控制
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一种倾转四旋翼无人机气动特性研究 被引量:6
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作者 伍咏成 陈自力 季近健 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第3期72-75,共4页
针对倾转四旋翼无人机同时存在旋翼和机翼两种升力机构并且旋翼短舱可倾转的特点,采用计算流体力学的方法对无人机进行了气动分析,对旋翼流场的模拟采用了动量源法,在保证了计算精度的同时提高了计算效率。在垂直模式下,旋翼产生的下洗... 针对倾转四旋翼无人机同时存在旋翼和机翼两种升力机构并且旋翼短舱可倾转的特点,采用计算流体力学的方法对无人机进行了气动分析,对旋翼流场的模拟采用了动量源法,在保证了计算精度的同时提高了计算效率。在垂直模式下,旋翼产生的下洗流会对无人机的升力造成损失;在过渡模式下,旋翼对机翼的影响会随着飞行速度的增加而降低,气动特性逐渐接近固定翼无人机。研究气动特性可为倾转四旋翼无人机的设计和控制理论研究提供参考。 展开更多
关键词 四旋无人机 计算流体力学 动量源 下洗流 过渡模式
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倾转四旋翼无人机固定时间位姿一体化控制 被引量:3
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作者 熊航 李波 +1 位作者 秦轲 巩文全 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1034-1046,共13页
针对存在参数不确定性和外部干扰的倾转四旋翼无人机位姿一体化控制问题,提出一种新颖的基于非奇异终端滑模和对偶四元数原理的固定时间控制方法。首先,针对倾转四旋翼无人机跟踪控制系统设计了一种基于对偶四元数的非奇异终端滑模面。... 针对存在参数不确定性和外部干扰的倾转四旋翼无人机位姿一体化控制问题,提出一种新颖的基于非奇异终端滑模和对偶四元数原理的固定时间控制方法。首先,针对倾转四旋翼无人机跟踪控制系统设计了一种基于对偶四元数的非奇异终端滑模面。然后,考虑到无人机受到外部干扰和参数不确定性的影响,设计了一个基于浸入与不变流形原理的自适应律来估计不确定参数,解决了估计值偏离真实值的问题,进而提出一种固定时间控制律实现无人机轨迹跟踪控制。数值仿真结果验证了所提控制方案的可行性和有效性,该方案对外部干扰和参数不确定性具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 四旋无人机 对偶四元数 位姿一体化控制 非奇异终端滑模 浸入与不变流形
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基于扩张状态观测器的倾转四旋翼双滑模控制 被引量:6
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作者 俞何沛 熊晶晶 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第8期33-37,67,共6页
针对倾转四旋翼无人机旋翼模式和短舱角变化后的飞行模式的轨迹跟踪问题,提出一种双滑模控制方法。首先,将倾转四旋翼无人机的动力学系统视为全驱动子系统和欠驱动子系统的组合;其次,结合扩张状态观测器(ESO)对两个子系统分别设计控制律... 针对倾转四旋翼无人机旋翼模式和短舱角变化后的飞行模式的轨迹跟踪问题,提出一种双滑模控制方法。首先,将倾转四旋翼无人机的动力学系统视为全驱动子系统和欠驱动子系统的组合;其次,结合扩张状态观测器(ESO)对两个子系统分别设计控制律,其中,针对欠驱动子系统,引入复合滑模面,采用Hurwitz稳定性求解滑模面系数;然后,依据Lyapunov稳定性理论,所有子系统均能达到滑模面;最后,通过对比仿真实验验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 四旋无人机 双滑模控制 LYAPUNOV稳定性理论
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