摘要：复合式无人直升机涉及多个冗余操纵输入,输入策略不同飞行器输出响应也就不同,该系统则是一个非线性强耦合的被控对象。因系统内部高阶动力学难以建模、外部扰动不明确,给飞行控制系统设计验证带来极大困难。为使复合式无人直升机在整个飞行包线内稳定飞行,姿态控制律设计至关重要。在建立复合式无人直升机运动特性数学模型基础上,设计不同飞行模式操纵策略,构建被控对象Simulink仿真模型。运用自抗扰控制(ADRC)技术设计姿态ADRC器,再以对比方法验证姿态ADRC的控制效果好于姿态比例积分微分PID控制器。仿真结果表明:姿态ADRC的抗干扰性和鲁棒性能满足复合式无人直升机姿态控制要求,确保无人直升机在不同飞行模式下快速稳定飞行。

摘要：为研究倾转四旋翼飞行器复杂的气动干扰问题,首先基于黏性涡粒子和非定常面元法建立了倾转四旋翼飞行器干扰流场的数值计算方法,并验证了该方法的有效性;其次,根据建立的方法对悬停和前飞状态下的气动特性和干扰情况进行了计算和分析;最后,针对干扰情况对倾转四旋翼的气动布局进行了部分优化设计。结果表明:悬停时的干扰主要来自旋翼下洗流对机翼作用产生的向下载荷,占旋翼拉力的25.3%;前飞时的干扰主要表现为旋翼尾流对机翼“增阻”作用,致使全机升阻比降低13.2%,增加前后旋翼的横向间距能使前飞时后旋翼的拉力和效率分别提升13.5%和4.2%,全机的升阻比提高3.1%;旋翼下方机翼后缘向下偏转的布局能使悬停时机翼受到的向下载荷减小40.7%。

摘要：针对舰载倾转旋翼机甲板着舰时的气动干扰问题,开展了着舰流场及气动干扰特性数值计算研究。首先,采用CFD技术建立了基于滑移网格方法的舰船与倾转旋翼计算模型,并通过试飞及风洞试验结果对比,验证了计算方法的合理性。然后,进行了倾转旋翼机流场及舰机复合流场数值计算,研究了风向及气流速度对倾转旋翼机着舰气动干扰特性的影响规律。结果表明:来流风速越大,气流经机库陡壁下冲速度越高,导致旋翼有效迎角减小,旋翼拉力减小;全机滚转力矩受侧向气流干扰左侧升力增大时,引起向右的滚转力矩;全机俯仰力矩受气流偏角的影响,气流从前方流动产生抬头力矩,气流从后方流动产生低头力矩。

摘要：为实现新型无人直升机(NUH)的自动返场着陆,提出了NUH视觉导引方案,并设计了视觉导引中的视觉/惯性数据融合扩展卡尔曼滤波(EKF)算法。利用惯性测量数据进行位置递推估计。将图像处理得到的导引标志图像的中心点位置和面积作为视觉测量数据,利用它们修正惯性递推估计中产生的累积误差。将得到的更精确的NUH位置估值作为NUH视觉导引控制所需的位置反馈信号。通过EKF仿真计算得到了EKF算法的位置估计效果与运算耗时情况,由视觉在回路导引控制仿真证明了视觉导引方案具有可行性。

摘要：倾转旋翼无人飞行器多旋翼化发展趋势明显,倾转旋翼系统设计模块化有助于集成组装、减少设计重复性。本文以四倾转旋翼无人飞行器为目标,应用模块化设计方法进行倾转旋翼系统设计。首先,设计倾转旋翼系统的模块化机械结构、控制结构和通信结构,应用CAN总线通信机制,将倾转旋翼系统作为节点接入整机分布式控制系统;然后,开展倾转旋翼系统内部桨距控制、旋翼转速控制以及旋翼倾转控制的研究;最后,搭建倾转旋翼系统测试平台,验证倾转旋翼系统模块化各组成部分设计的正确性以及模块化设计方法的可行性。结果表明:旋翼转速波动误差小于2.6%,且可在7 s内实现直升机模式到固定翼模式的平缓匀速过渡,系统数据通信实时性良好,满足倾转旋翼系统应用需求。