无人倾转旋翼机飞行控制系统设计

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倾转旋翼机是上世纪六、七十年代出现并兴起的一种新型飞行器。它通过在旋翼处安置可倾转的机构,使这种飞行器具有了一种新的特性——在飞行过程中旋翼能在“0-90”之间内旋转。这一新特性使倾转旋翼机兼具了固定翼飞机和旋翼机的双重特性,但同时也增加了控制的难度。本课题旨在通过研究倾转旋翼机的飞行特点,设计倾转旋翼机的飞行控制系统。根据现有无人机飞行控制系统技术要求,分析无人倾转旋翼机飞行控制系统的技术要求,提出完成无人飞行所需要机械结构方案、电气控制方案以及系统软件设计。在飞行控制系统建模的过程中,首先运用动力学相关理论建立模拟平台的动力学模型,而后运用自适应神经网络控制的基本思路设计控制器,并通过仿真验证其效果。机械结构方面:在Solidworks软件下设计出无人倾转旋翼机飞行控制系统的机械结构。通过Solidworks Simulation有限元分析模块对关键的零部件进行了非线性分析,保证结构的刚度、强度满足要求。控制系统方面:主要分为下位机和上位机两个部分。下位机采用STM32作为控制器,上位机通过Lab VIEW 2014开发。通过多种传感器来监测倾转旋翼机飞行状态,为控制提供数据。用Lab VIEW 2014中实时模块设计人机界面,对飞行过程进行实时监控。上位机和下位机之间通过遥控器进行无线连接,用于监测数据及数据指令的传输。通过研究,本文建立了倾转旋翼机模拟平台动力学模型,设计了自适应神经网络控制器,搭建了无人倾转旋翼机实物实验平台,设计了控制系统电路,并完成硬件的制作调试,完成了无人倾转旋翼机系统上位机和下位机的软件流程设计,通过仿真,验证了控制算法的正确性。但由于个人能力的限制,核心控制算法尚未完全完成,下步还要的建立更精确的空气动力学模型,完善上、下位机及完整实现并优化控制算法等方面进一步进行研究探索。
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