【摘 要】
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空中投放式无人机克服了传统固定翼无人机对起降场地的需求,Y字形尾翼无人机的主翼可旋转收放,Y字形尾翼可折叠收放,可使其收纳在一个较小的空间内方便运输,在空中投放后快速展开主翼与尾舵,在保留小型无人机灵活性的同时极大的拓展了飞行半径,对于一些特殊环境下的特殊任务有着巨大的应用前景。本文针对Y字形尾翼无人机的姿态控制进行了研究。首先,建立了描述无人机飞行状态的微分方程,使用小扰动法将其线性化为纵向与横
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空中投放式无人机克服了传统固定翼无人机对起降场地的需求,Y字形尾翼无人机的主翼可旋转收放,Y字形尾翼可折叠收放,可使其收纳在一个较小的空间内方便运输,在空中投放后快速展开主翼与尾舵,在保留小型无人机灵活性的同时极大的拓展了飞行半径,对于一些特殊环境下的特殊任务有着巨大的应用前景。本文针对Y字形尾翼无人机的姿态控制进行了研究。首先,建立了描述无人机飞行状态的微分方程,使用小扰动法将其线性化为纵向与横向状态空间方程。使用小型无人机气动分析软件XFLR5获取到无人机的相关参数,对Y字形尾翼进行解耦,从而得出无人机具体的线性模型。其次,设计了无人机的纵向与横向的控制策略,控制算法使用常规PID与模糊自适应PID,对无人机展开时的几种姿态使用Matlab/Simulink进行仿真分析,结果表明模糊自适应PID控制器对于姿态稳定有着更大的优势。同时针对无人机在展开过程中可能遇到的尾舵浮松问题,设计了切换系统的容错控制方案,使用K-means方法进行故障识别,根据识别结果选择对应方案,仿真结果表明设计的容错系统具有较好的控制性能。最后,设计并制作了用于试验阶段无人机的飞行控制系统,其冗余备份数据存储方案可以很好的保存实验数据。制作Y字形尾翼验证机进行试飞实验,对所设计的控制策略进行验证,实验结果表明所设计的控制策略可以有效的控制无人机姿态。
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