多节链式倾转旋翼飞行器重构控制与运动仿真

作     者：王续乔 来飞龙 赵昌丽 WANG Xuqiao;LAI Feilong;ZHAO Changli

作者机构：中国民航大学机器人研究所天津300300 天津中德应用技术大学航空航天学院天津300350 

基　　金：天津市应用基础研究多元投入基金青年项目(21JCQNJC00870) 中央高校基本科研业务费专项资金(3122019059) 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2024年第50卷第5期

页      码：1523-1531页

摘      要：多节链式旋翼飞行器具有构形可变换的特点,是应对运动空间变化的一种有效构形设计方式。受限于构形变化下电机共轴带来的横向转动力矩的缺失,多节链式旋翼飞行器的动态重构飞行具有无法达成的临界构形区间。为此,设计了具备横向倾转的链式旋翼机体结构,以单机臂为模块化结构基本单元,通过旋转关节实现水平向的构形变化,机臂中段配置倾转矢量关节,用以提供滚转力矩支撑。在机体运动学、动力学模型推导的基础上,引入虚拟控制量对控制分配进行线性化处理,利用Moore-Penrose伪逆求解控制效率矩阵,面向全构形变换设计了基于全驱动控制的飞行控制律。对飞行器典型构形位姿控制的稳定性、构形变换控制的可行性进行实验论证,仿真结果表明:在飞行器各典型构形飞行状态下,姿态各轴向角度跟踪最大误差不超过0.05°,构形变换过程中,姿态各轴向角度跟踪误差不超出0.1°,2种情况下,位置偏差均能控制在1 mm以内,飞行器具备各构形下稳定飞行及构形变换的能力,为进一步开展动态重构及稳健飞行提供了必要条件。

主 题 词：全驱动控制 倾转旋翼 变结构 多节链式 动态重构 窄空间 

学科分类：07[理学] 08[工学] 082501[082501] 070206[070206] 0802[工学-机械学] 0825[工学-环境科学与工程类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0522

馆 藏 号：203128060...