检索结果-内蒙古大学图书馆

电机与控制学报 2015年第8期19卷 101-106页

作者：刘佳琦梁悦尹航高晓智李雪玲哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001 阿尔托大学电气工程与自动化系芬兰埃斯波00076 天津航天中为数据系统科技有限公司天津300301

针对燃料晃荡对旋翼飞行器燃料箱壁撞击产生的姿态扰动问题,采用质量-弹簧-阻尼模型表示燃料晃荡对系统的作用,通过理论分析与实验数据;确定飞行器控制电压与螺旋桨转速及升力之间的关系,建立燃料晃荡扰动下飞行器的非线性动力学模型,... 详细信息

针对燃料晃荡对旋翼飞行器燃料箱壁撞击产生的姿态扰动问题,采用质量-弹簧-阻尼模型表示燃料晃荡对系统的作用,通过理论分析与实验数据;确定飞行器控制电压与螺旋桨转速及升力之间的关系,建立燃料晃荡扰动下飞行器的非线性动力学模型,提出一种滑模变结构控制的方法,有效抑制了燃料晃荡带来的扰动。进一步搭建了二自由度半实物仿真系统验证算法的优越性与实用价值,与尽可能优化参数的PID控制算法对比,提出的滑模变结构控制方法能够在较小的能量输入下更好地抑制燃料晃荡引起的扰动问题,使系统的姿态控制具有更为理想的鲁棒性。

关键词：旋翼飞行器燃料晃荡姿态干扰非线性系统滑模控制

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旋翼飞行器飞行动力学系统辨识建模算法

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南京航空航天大学学报 2011年第3期43卷 387-392页

作者：宋彦国孙涛南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室南京210016

描述了旋翼飞行器飞行力学模型的系统辨识建模算法,从旋翼飞行器飞行动力学建模的共性问题入手,首先采用机理建模的方法分析了旋翼飞行器主要气动部件所受气动力。考虑旋翼挥舞运动对旋翼飞行器飞行动力学特性的影响,建立了旋翼飞行器... 详细信息

描述了旋翼飞行器飞行力学模型的系统辨识建模算法,从旋翼飞行器飞行动力学建模的共性问题入手,首先采用机理建模的方法分析了旋翼飞行器主要气动部件所受气动力。考虑旋翼挥舞运动对旋翼飞行器飞行动力学特性的影响,建立了旋翼飞行器的飞行力学系统辨识参数化模型集。其次以子空间方法辨识初始飞行动力学模型,采用加权频域预报误差法获得最优模型的两步辨识方法解决旋翼飞行器这一非线性不稳定,多输入-多输出系统辨识问题,且所辨识模型与机理模型具有相同的结构。最后对样例直升机的悬停飞行状态模型辨识进行了数值与试飞试验验证,表明了方法的有效性。

关键词：飞行动力学系统辨识旋翼飞行器子空间法预报误差法

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可动态重构的旋翼飞行器设计与运动特性分析

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机器人 2021年第5期43卷 620-628页

作者：赵昌丽郭达王续乔尹鹏飞天津中德应用技术大学航空航天学院天津300350 中国民航大学机器人研究所天津300300

针对旋翼飞行器因机体结构受运动路径中空间变窄限制而无法连续穿越的问题,研究设计了一种可动态重构的旋翼飞行器,通过改变机体构形实现对空间变化的运动应对,提高飞行器在复杂环境下连续运动作业的能力。该系统采用链式模块化结构,通... 详细信息

针对旋翼飞行器因机体结构受运动路径中空间变窄限制而无法连续穿越的问题,研究设计了一种可动态重构的旋翼飞行器,通过改变机体构形实现对空间变化的运动应对,提高飞行器在复杂环境下连续运动作业的能力。该系统采用链式模块化结构,通过旋转关节实现构形的2维变化。根据机体结构特点和运动控制方式,基于D-H(Denavit-Hartenberg)规则推导了空间变换矩阵,求解了变化重心,建立了机体运动学模型。基于几何、动力和控制响应约束,提出了构形变换的求解方法,并针对该模型给出了边界条件。最后进行了飞行器稳定性、操纵性及临界构形实验。结果表明,构形变换过程中,飞行器姿态稳定,无明显突变,各轴向最大变化量在4°以内;濒近临界构形时飞行器操控顺畅,跟踪控制响应能够在0.1 s内完成。实验验证了姿态可控的临界构形角度集为{180°, 180°, 113°},通过几何运算,采用固定航向方式,飞行器的通过半径可缩小21.89%,结合航向控制的方式,最大通过半径可缩小67%。飞行器具备稳健完成动态重构和通过窄间隙的能力。

关键词：旋翼飞行器变结构多节链式动态重构临界构形狭窄空间

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旋翼飞行器飞行人员空间定向障碍研究进展及展望

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陆军军医大学学报 2024年第1期46卷 9-13页

作者：畅通王小成空军军医大学航空航天医学系航空航天临床医学中心教育部航空航天医学重点实验室西安710032 空军军医大学第一附属医院空勤科西安710032

空间定向障碍(spatial disorientation,SD)的发生率较高,对飞行安全构成了重大威胁。目前对于旋翼飞行器飞行员在空间定向方面的研究相对较少,在领域内缺乏足够的关注。与固定翼飞行器飞行员不同,旋翼飞行器飞行员面临的空间定向障碍具... 详细信息

空间定向障碍(spatial disorientation,SD)的发生率较高,对飞行安全构成了重大威胁。目前对于旋翼飞行器飞行员在空间定向方面的研究相对较少,在领域内缺乏足够的关注。与固定翼飞行器飞行员不同,旋翼飞行器飞行员面临的空间定向障碍具有明显的特点和不同的挑战。在过去的百年中,通过模拟训练旋翼飞行器飞行员可以有效地减少空间定向障碍相关的飞行事故。这方面已经取得了长足的进展。随着虚拟现实技术和人工智能的迅猛发展,这一方法在未来仍有许多值得关注的领域。近些年,研究人员从认知形成过程的角度探究空间定向障碍的发生机制,为其预警提供新的针对性靶点。从此类人员空间定向障碍发生特点、针对性模拟训练和发生机制三方面回顾相关研究进展并展望未来探索方向,对有效降低相关空间定向障碍的发生率以及导致的事故率具有重要的军事意义。

关键词：空间定向障碍旋翼飞行器模拟训练认知

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旋翼飞行器复杂环境智能航迹规划及仿真研究

旋翼飞行器复杂环境智能航迹规划及仿真研究

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作者：胡瀚杰南京航空航天大学

学位级别：博士

旋翼飞行器是指采用旋翼作为直接动力源实现飞行的一类飞行器。相比于传统的固定翼飞行器,旋翼飞行器具有对起降场地要求少、机动性强、结构相对简单、可靠性强等优点,已被广泛应用于军事与民用方面。本文以旋翼飞行器为研究对象,研究... 详细信息

旋翼飞行器是指采用旋翼作为直接动力源实现飞行的一类飞行器。相比于传统的固定翼飞行器,旋翼飞行器具有对起降场地要求少、机动性强、结构相对简单、可靠性强等优点,已被广泛应用于军事与民用方面。本文以旋翼飞行器为研究对象,研究其在复杂环境下的航迹规划问题,建立飞行器动力学模型、航迹规划数学模型,设计航迹规划算法。研究旋翼飞行器的动力学特性是进行航迹规划的基础。本文将旋翼飞行器动力学模型分为多个模块,建立了非线性动力学模型,包括挥舞方程、力和力矩方程以及刚体动力学与运动学方程。对运动方程进行配平并线化,比较了降阶模型与标准模型的精度。目前,为缓解城市地面交通压力,减少环境污染,旋翼飞行器已被成功应用于执行运输任务。在此任务中,为旋翼飞行器规划出一条安全、高效的飞行路线,是保证运输任务顺利完成的基础条件。首先对城市环境和约束进行了明确,包括建立城市风场模型与建筑障碍物模型。针对运输任务的特点,考虑旋翼飞行器姿态运动对运输货物的影响,设置了姿态约束条件。运输任务的目标是使得旋翼飞行器的最终位置与指定终点的位置误差最小。基于布谷鸟搜索算法的基本规则,将其整合到此航迹规划问题中,设计了旋翼飞行器城市货物运输任务航迹规划算法。通过不同环境下的仿真结果证明了所提出方法的有效性。另外,将布谷鸟算法与其他常见智能优化算法进行比较,分析了布谷鸟搜索算法中重要参数取值对算法性能的影响。旋翼飞行器在军事方面也有着广泛的应用。以航母舰载机系统为例,旋翼飞行器上舰可以执行固定翼飞机无法执行的任务,并且在起降时不占用甲板跑道和其他资源。研究舰载旋翼飞行器的降落航迹规划问题对于提高航母回收能力具有重要意义。首先将此降落任务分为两个阶段,即接近航母和降落于甲板。在建立航迹规划问题数学模型时,约束条件根据旋翼机特性和任务要求分为两类,考虑了旋翼机机动性能、进入目标点方向、航母运动对降落运动的影响。降落任务的目标是实现精确触舰并且减小机-舰间的相对速度。为求解此问题并适应环境的动态变化,设计了基于鸽子群优化理论的多阶段航迹规划算法。仿真算例中对不同航母运动下的降落航迹规划结果进行了比较与分析,证明了所建立模型和设计算法的合理性。另外,将鸽子群算法与其他常见智能优化算法进行了比较,说明了选择鸽子群优化算法求解本问题的理由。

关键词：旋翼飞行器航迹规划动力学模型城市环境布谷鸟搜索算法航母鸽子群优化算法

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旋翼飞行器的未来——王适存教授专访

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国际航空 2006年第10期 82-83页

王适存教授总喜欢用“万用”和“万岁”两个词来评价直升机。“万用”是指直升机可以广泛用于载人、运输、救援、侦察等，功能众多；所谓“万岁”，主要指使用前景广阔，末来发腱余地很人。他说：船只受限制于河海；汽车、火车受限制下... 详细信息

王适存教授总喜欢用“万用”和“万岁”两个词来评价直升机。 “万用”是指直升机可以广泛用于载人、运输、救援、侦察等，功能众多；所谓“万岁”，主要指使用前景广阔，末来发腱余地很人。他说：船只受限制于河海；汽车、火车受限制下道路；同定翼飞机受限制于机场。而直升机却可以不受上述限制，在很多其他交通上具根本无法到达的地方随时起降，甚至可以在屋顶上随意起落，将是未来最有效的交通工具。

关键词：旋翼飞行器交通工具直升机万用载人机场飞机

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旋翼飞行器风环境仿真建模及抗风扰研究

旋翼飞行器风环境仿真建模及抗风扰研究

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作者：黄梦渊太原理工大学

学位级别：硕士

旋翼飞行器室外飞行和执行任务时,受室外风场环境干扰常常无法稳定飞行。本文通过分析室外风场环境对旋翼飞行器影响,研究了风场环境下的旋翼动力学模型、状态估计、飞行器控制等方面内容,改善了室外风环境下的旋翼飞行器抗风扰性能。... 详细信息

旋翼飞行器室外飞行和执行任务时,受室外风场环境干扰常常无法稳定飞行。本文通过分析室外风场环境对旋翼飞行器影响,研究了风场环境下的旋翼动力学模型、状态估计、飞行器控制等方面内容,改善了室外风环境下的旋翼飞行器抗风扰性能。本文通过3D风环境建模来实现旋翼飞行器的抗风扰实验验证。在进一步验证旋翼飞行器抗风扰性能的同时,使用飞行器实物进行了抗风扰实验;实验结果表明,本文方法可一定程度上解决了旋翼飞行器的风环境飞行过程中容易出现诸如失控、坠机等安全问题,降低了飞行器研究成本。主要研究内容如下: 1、提出双自适应衰减扩展卡尔曼滤波算法(Dual adaptive fading extended kalman filter,DFAEKF);通过及时获取飞行器位置和姿态信息,解决旋翼飞行器在室外风扰环境下飞行稳定性问题。由于通过IMU获取的姿态数据拥有大量的噪声,虽然扩展卡尔曼滤波算法(EKF)具有除去噪声和对姿态进行实时估计的功能,但EKF存在测量噪声和过程噪声为其固定值缺陷;因此本文算法设计了DFAEKF状态估计器,采用时变衰减因子来抑制滤波器的记忆长度,以充分利用当前观测数据,减小陈旧测量值的影响;同时自适应地调整过程噪声和测量噪声协方差,提高了滤波精度,增强了旋翼飞行器的抗风性能。实验结果表明,与传统EKF滤波算法状态估计器相比较,新设计DFAEKF算法状态估计器具有更好滤波效果和估计精度;它能够有效对旋翼飞行器姿态进行准确估计,并与PID控制器相结合,使得室外风场环境中旋翼飞行器稳定性更好,抗风性能更强;其中控制器均方根误差减少81.2%,准确度提高78.6%。 2、提出3D风场数字仿真模型与平台设计方案。针对采用旋翼飞行器实物易出现坠机、失控等安全问题,本文对室外旋翼飞行器所受到的风场环境进行分析,提出在仿真平台进行的3D风场模型设计方案;该方案通过在仿真平台的世界模型中设计3D风场模型,利用仿真平台模拟室外旋翼飞行器所受到的风场模型,同步实现了旋翼飞行器在风场环境中的飞行姿态的可视化分析;使用新设计的3D风场仿真平台可替代飞行器实物在风洞中的实验平台,来进一步验证飞行器算法的抗风扰性能;在防止各种危险问题产生的同时,降低了飞行器研究成本。本文通过搭建旋翼飞行器仿真平台,实现了仿真平台、旋翼飞行器飞控平台以及地面站三者之间通信。即完成了mavros和mavlink实现仿真平台,飞控平台以及地面站三者之间的通信过程;并且在仿真平台中设计的3D风场环境模型能有效地模拟室外风场环境;采用地面站进行航迹规划,能有效地替代飞行器实物验证风场环境下飞行器抗风性能,并可视化风场环境下飞行器姿态变化,实现了利用地面站同时控制多个无人机同步遵循航迹飞行。

关键词：旋翼飞行器动力模型风场模型扩展卡尔曼滤波时变衰减因子

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旋翼飞行器锂电池充电器的设计

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电源技术 2018年第5期42卷 648-650页

作者：郭鹏军王冉冉荣喃喃刘莫尘陈国庆山东农业大学机电学院山东泰安271018 山东农业大学农学院山东泰安271018

近几年旋翼飞行器受到人们的广泛关注,旋翼飞行器的发展也越来越成熟,为飞行器提供动力的锂电池也已经发展得非常成熟,但是旋翼飞行器在执行野外检测任务时,没有交流电源,锂电池会有难以长时间续航、动力不足的弊端。为此设计了一款基... 详细信息

近几年旋翼飞行器受到人们的广泛关注,旋翼飞行器的发展也越来越成熟,为飞行器提供动力的锂电池也已经发展得非常成熟,但是旋翼飞行器在执行野外检测任务时,没有交流电源,锂电池会有难以长时间续航、动力不足的弊端。为此设计了一款基于汽车蓄电池为电源的旋翼飞行器充电器,可利用车载蓄电池为旋翼飞行器进行快速充电。该充电器为升压直流转换器,可以对锂电池进行先恒流再恒压充电,实现快速高效充电。通过实验测试证明,该充电器在满足设计要求的前提下,可以实现快速充电,预计充电时间为45 min,达到了预期的设计目的。

关键词：旋翼飞行器快速充电车载充电器恒压恒流

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围绕旋翼飞行器的三维结构化运动嵌套网格生成方法

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南京航空航天大学学报 2015年第2期47卷 228-234页

作者：尹江离招启军李鹏南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

考虑到旋翼飞行器的旋翼各种运动和机身复杂外形特点,建立了一种鲁棒性高的三维结构化嵌套网格生成方法。采用三维Poisson方程对初始网格进行迭代,获得了高质量的旋翼桨叶三维结构化网格。以此方法为基础,以复杂外形几何体表面网格为初... 详细信息

考虑到旋翼飞行器的旋翼各种运动和机身复杂外形特点,建立了一种鲁棒性高的三维结构化嵌套网格生成方法。采用三维Poisson方程对初始网格进行迭代,获得了高质量的旋翼桨叶三维结构化网格。以此方法为基础,以复杂外形几何体表面网格为初始网格,建立了一种抛物型法向外推方法。推进过程中,使用经抛物化处理的新Poisson方程进行光顺迭代,源项由Hilgenstock法确定,有效克服了椭圆型方程生成网格时边界点较难调整的困难。通过网格最小正交度的检测,表明了该抛物型方法的先进性。进一步将高效的挖洞法("Top map"法)和贡献单元搜寻法("Inverse map"法)引入上述三维结构化网格生成中,建立了围绕旋翼飞行器的运动嵌套网格生成方法,采用RANS方程分别对Caradonna-Tung旋翼和V-22倾转旋翼机流场进行计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算,表明该网格生成方法能够满足CFD计算的需求。

关键词：旋翼飞行器流场三维结构化网格运动嵌套网格 Poisson方程 RANS方程

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旋翼飞行器腿式起落架支腿设计与着降实验

旋翼飞行器腿式起落架支腿设计与着降实验

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作者：厚俊臣哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

旋翼飞行器以其高机动性、起降灵活、隐蔽性强等特点被广泛地应用于军事战争、救援、物资运输等多种场景。但其对着降表面环境要求较高,只能选择较为平坦稳固的表面起降。而舰载环境和山地崎岖环境常常是旋翼飞行器在军事和民用场景下... 详细信息

旋翼飞行器以其高机动性、起降灵活、隐蔽性强等特点被广泛地应用于军事战争、救援、物资运输等多种场景。但其对着降表面环境要求较高,只能选择较为平坦稳固的表面起降。而舰载环境和山地崎岖环境常常是旋翼飞行器在军事和民用场景下所面临的起降表面。因此,如何增强旋翼飞行器的着降稳定性和安全性一直是各国的研究重点。本文针对此问题,以无人直升机着陆于动态崎岖表面为任务背景,提出了一种单自由度具有地形自适应能力的腿式起落架缓冲支腿构型,对其进行运动学和动力学分析,并设计了主动缓冲控制算法和地形自适应控制算法,最终进行了虚拟仿真和实物实验验证,主要工作内容和结论如下: 本文通过分析国内外现有腿式起落架支腿构型,以一种等比例样机为设计基础,提出了一种具有主动缓冲减震性能的单自由度铰链式绳驱支腿结构;对缓冲元器件进行测试并给出了缓冲系统的参数。根据直升机机身参数、着降环境要求和设计的支腿结构参数,对起落架支腿进行了正逆运动学分析;利用拉格朗日法建立了起落架单支腿在降落不同阶段中的动力学模型;针对磁流变阻尼器特性,给出了缓冲阶段支腿的阻尼力模型和对地接触力模型。根据直升机的降落流程,设计了单支腿的降落控制策略。主要包括三个阶段:第一阶段为支腿在空中通过对地观测系统,利用PID控制器调整自身姿态;第二阶段为缓冲阶段,利用对磁流变阻尼器和支腿驱动电机半闭环控制器实现半主动缓冲效果;第三阶段为自适应阶段,编写基于力反馈的水平控制算法使支腿实现自适应地面环境晃动的效果;最后利用Pybullet虚拟仿真环境对算法进行了仿真,验证了控制策略的可行性。搭建了实物实验系统,基于STM32单片机平台构建了完整的电气控制系统,分别进行了支腿空中调姿实验、缓冲着降实验和自适应随动实验,测试了所设计起落架支腿的缓冲性能和运动性能,验证了所设计的支腿构型合理性和控制算法的可行性。根据实验数据,分析了实验效果和缓冲算法改进方向,有利于对旋翼飞行器腿式起落架的进一步改进。

关键词：旋翼飞行器腿式起落架动力学建模着降实验

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