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四旋翼倾转飞行器操纵冗余设计 被引量:5
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作者 杨洋 陈维芹 陈仁良 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期255-263,共9页
建立了四旋翼倾转飞行器旋翼、机翼、机身的非线性气动模型和飞行动力学模型,并在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型,根据仿真模型计算各个操纵面的操纵效率,确定了不同状态下各个通道需要用到的操纵方式,结合飞行动力学模型和操纵方... 建立了四旋翼倾转飞行器旋翼、机翼、机身的非线性气动模型和飞行动力学模型,并在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型,根据仿真模型计算各个操纵面的操纵效率,确定了不同状态下各个通道需要用到的操纵方式,结合飞行动力学模型和操纵方式,在纵向通道上进行了全包线的配平计算,表明了操纵策略的可行性。 展开更多
关键词 四旋翼倾转 飞行动力学 操纵策略 配平计算
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负浮力四倾转推进器水下机器人姿态跟踪控制 被引量:1
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作者 王涛 吴超 葛彤 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第2期98-102,共5页
负浮力四倾转推进器水下机器人(NQTAUV)的姿态控制受到各种干扰的影响,导致姿态跟踪误差。为了实现干扰的估计与补偿,进行精确的姿态跟踪,设计干扰观测器和姿态控制器。首先,建立姿态跟踪误差模型,基于抗干扰控制理论,设计干扰观测器估... 负浮力四倾转推进器水下机器人(NQTAUV)的姿态控制受到各种干扰的影响,导致姿态跟踪误差。为了实现干扰的估计与补偿,进行精确的姿态跟踪,设计干扰观测器和姿态控制器。首先,建立姿态跟踪误差模型,基于抗干扰控制理论,设计干扰观测器估计干扰,然后设计姿态跟踪控制器,并在三自由度实验平台上进行姿态跟踪实验。比较干扰观测器激活和关闭情况下,跟踪正弦信号的性能。实验结果表明,干扰观测器能够准确估计干扰,控制器能够对干扰进行补偿,实现了高精度的姿态跟踪。研究结果显示,基于干扰观测器的姿态跟踪控制能够对干扰进行补偿,提高了姿态跟踪精度。 展开更多
关键词 负浮力 四倾转推进器 水下机器人 干扰观测器 姿态跟踪
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过渡状态倾转四旋翼飞行器动量源模拟方法及气动特性研究
3
作者 陈天予 徐逸 +1 位作者 梁壮 王皓 《空天防御》 2020年第1期17-22,共6页
针对倾转四旋翼飞行器,采用计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)方法建立了其倾转过渡状态的全机数值计算模型,可用于其气动特性的计算与分析。首先,基于动量源方法建立旋翼气动分析模型,对孤立旋翼进行气动计算并与实验结... 针对倾转四旋翼飞行器,采用计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)方法建立了其倾转过渡状态的全机数值计算模型,可用于其气动特性的计算与分析。首先,基于动量源方法建立旋翼气动分析模型,对孤立旋翼进行气动计算并与实验结果进行对比,验证动量源方法的有效性;然后,建立全机的气动干扰数值计算模型,其中使用动量源代替旋翼并划分结构网格,对机身/机翼/短舱则采用非结构化网格进行划分;最后,分析该倾转四旋翼飞行器倾转过渡状态下旋翼与机翼的气动干扰特性,得到旋翼/机翼的气动干扰规律,可以支撑飞行器总体设计。 展开更多
关键词 动量源 倾转四旋翼 过渡状态 干扰特性 总体设计
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基于模糊LADRC的倾转四旋翼无人机纵向姿态控制 被引量:12
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作者 伍咏成 陈自力 +1 位作者 苏立军 王宁 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2020年第3期28-33,共6页
针对倾转四旋翼无人机存在控制冗余和模型具有时变性及不确定性的问题,进行了纵向姿态控制系统建模和仿真研究。运用牛顿运动定律和刚体转动定律建立无人机六自由度运动模型,并采用试验测量及数值仿真的方法获取模型参数。采用设计控制... 针对倾转四旋翼无人机存在控制冗余和模型具有时变性及不确定性的问题,进行了纵向姿态控制系统建模和仿真研究。运用牛顿运动定律和刚体转动定律建立无人机六自由度运动模型,并采用试验测量及数值仿真的方法获取模型参数。采用设计控制分配系数的方法解决控制冗余的问题。设计了基于线性自抗扰控制(LADRC)方法的姿态控制器并采用模糊控制对其参数进行在线整定,提高了控制系统的响应速度和鲁棒性。搭建了Simulink仿真模型,通过无人机纵向飞行控制仿真试验,验证了所设计的控制分配系数的合理性以及姿态控制器的有效性。 展开更多
关键词 倾转四旋翼无人机 线性自抗扰控制 模糊控制 控制分配
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倾转四旋翼飞行器倾转过渡走廊分析方法 被引量:10
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作者 俞志明 陈仁良 孔卫红 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2106-2113,共8页
针对倾转四旋翼(QTR)飞行器过渡飞行中的变速、变体特点,提出了一种确定倾转四旋翼飞行器倾转过渡走廊的方法,该方法从飞行力学角度用机翼升力特性限制低速和高速边界,以单旋翼可用功率限制高速边界。所提方法确定了无周期变距的倾转四... 针对倾转四旋翼(QTR)飞行器过渡飞行中的变速、变体特点,提出了一种确定倾转四旋翼飞行器倾转过渡走廊的方法,该方法从飞行力学角度用机翼升力特性限制低速和高速边界,以单旋翼可用功率限制高速边界。所提方法确定了无周期变距的倾转四旋翼飞行器样机倾转过渡走廊,并分析了其在倾转过渡飞行中不同机体迎角下各气动部件的气动力以及前后旋翼需用功率随飞行速度的变化规律。结果表明:倾转四旋翼飞行器在小机体迎角下倾转优于在大机体迎角下倾转;各气动部件提供的垂向力占比会随着机体迎角的改变而变化;机翼升力特性高速边界和单旋翼功率限制边界共同组成了倾转四旋翼飞行器倾转过渡走廊的高速边界;单旋翼可用功率限制边界比总可用功率限制边界更严格。 展开更多
关键词 倾转四旋翼(QTR)飞行器 飞行力学 倾转走廊 边界 气动力
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Analysis and Research on Aerodynamic Characteristics of Quad Tilt Rotor Aircraft
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作者 Jike Jia Xiaomei Ye +2 位作者 Guoyi He Qingjin Huang Zhile Hong 《Advances in Aerospace Science and Technology》 2024年第1期28-39,共12页
For the quad tilt rotor aircraft, a computational fluid dynamics method based on multiple reference frames (MRF) was used to analyze the influence of aerodynamic layout parameters on the aerodynamic characteristics of... For the quad tilt rotor aircraft, a computational fluid dynamics method based on multiple reference frames (MRF) was used to analyze the influence of aerodynamic layout parameters on the aerodynamic characteristics of the quad tilt rotor aircraft. Firstly, a numerical simulation method for the interference flow field of the quad tilt rotor aircraft is established. Based on this method, the aerodynamic characteristics of isolated rotors, rotor combinations at different lateral positions on the wing, and rotor rotation directions under different inflow velocities were calculated and analyzed, in order to grasp their aerodynamic interference laws and provide reference for the design and control theory research of such aircraft. 展开更多
关键词 quad tilt rotor Aircraft Analysis of Aerodynamic Characteristics CFD Method
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倾转四旋翼飞行器垂直飞行状态气动特性 被引量:6
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作者 王军杰 俞志明 +2 位作者 陈仁良 王志瑾 陆嘉鑫 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期249-263,共15页
综合采用基于滑移网格技术的计算流体力学(CFD)方法与悬停状态气动干扰试验方法,对倾转四旋翼(QTR)飞行器垂直飞行状态的流场进行模拟与试验,研究飞行器垂直飞行状态气动特性以及部分参数对气动特性的影响。结果表明:倾转四旋翼飞行器... 综合采用基于滑移网格技术的计算流体力学(CFD)方法与悬停状态气动干扰试验方法,对倾转四旋翼(QTR)飞行器垂直飞行状态的流场进行模拟与试验,研究飞行器垂直飞行状态气动特性以及部分参数对气动特性的影响。结果表明:倾转四旋翼飞行器在垂直飞行状态,前后旋翼之间干扰不明显,但旋翼与机翼的干扰明显;旋翼旋向对旋翼与机翼的干扰不同,右旋时,机翼气动力占旋翼拉力的15%,左旋时占旋翼拉力的9%;飞行器在垂直运动过程中,会引起在前飞方向的分力和低/抬头力矩变化;飞行器在垂直下降过程中,旋翼会进入涡环状态,机翼的存在有效降低了涡环状态的破坏作用,涡环降低气流对机翼翼尖冲击作用。该结果有助于飞行器的设计与安全飞行。 展开更多
关键词 倾转四旋翼(QTR)飞行器 计算流体力学(CFD) 喷泉效应 涡环状态 气动干扰
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倾转四旋翼飞行器操纵策略及配平特性分析 被引量:1
8
作者 方昕卓异 林沐阳 +2 位作者 张夏阳 周旭 招启军 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2023年第3期20-26,共7页
针对倾转四旋翼飞行器机翼与旋翼气动干扰复杂的问题,建立了考虑干扰的倾转四旋翼飞行器飞行动力学模型,提出了倾转四旋翼飞行器在直升机与固定翼模式下的操纵策略,并利用数值仿真方法研究了不同模式下的配平特性。利用小扰动假设提取... 针对倾转四旋翼飞行器机翼与旋翼气动干扰复杂的问题,建立了考虑干扰的倾转四旋翼飞行器飞行动力学模型,提出了倾转四旋翼飞行器在直升机与固定翼模式下的操纵策略,并利用数值仿真方法研究了不同模式下的配平特性。利用小扰动假设提取出直升机小速度前飞状态下的状态矩阵,分析不同前飞速度下的特征根变化趋势,并以典型速度下的配平状态矩阵与操纵矩阵分析了零输入响应与零状态响应特性。仿真结果表明,倾转四旋翼飞行器在小速度前飞状态下俯仰通道较为独立,滚转和偏航通道存在耦合。 展开更多
关键词 倾转四旋翼飞行器 配平 通道耦合 操纵策略
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基于黏性涡粒子和非定常面元法耦合的倾转四旋翼飞行器气动干扰研究
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作者 高杰 李建波 彭名华 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2023年第2期7-13,共7页
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... 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%。 展开更多
关键词 倾转四旋翼飞行器 气动特性 黏性涡粒子方法 非定常面元法 布局优化
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一种倾转四旋翼无人机气动特性研究 被引量:6
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作者 伍咏成 陈自力 季近健 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第3期72-75,共4页
针对倾转四旋翼无人机同时存在旋翼和机翼两种升力机构并且旋翼短舱可倾转的特点,采用计算流体力学的方法对无人机进行了气动分析,对旋翼流场的模拟采用了动量源法,在保证了计算精度的同时提高了计算效率。在垂直模式下,旋翼产生的下洗... 针对倾转四旋翼无人机同时存在旋翼和机翼两种升力机构并且旋翼短舱可倾转的特点,采用计算流体力学的方法对无人机进行了气动分析,对旋翼流场的模拟采用了动量源法,在保证了计算精度的同时提高了计算效率。在垂直模式下,旋翼产生的下洗流会对无人机的升力造成损失;在过渡模式下,旋翼对机翼的影响会随着飞行速度的增加而降低,气动特性逐渐接近固定翼无人机。研究气动特性可为倾转四旋翼无人机的设计和控制理论研究提供参考。 展开更多
关键词 倾转四旋翼无人机 计算流体力学 动量源 下洗流 过渡模式
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倾转四旋翼飞行器直升机模式操稳特性分析 被引量:5
11
作者 周攀 陈仁良 俞志明 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期675-684,共10页
针对倾转旋翼飞行器直升机模式下的操纵性和稳定性进行了研究分析,为后续控制系统的设计提供一定的理论依据。在考虑旋翼-机翼干扰的情况下建立了倾转四旋翼飞行器飞行动力学模型并结合试验数据进行验证。提出了一种适用于直升机模式下... 针对倾转旋翼飞行器直升机模式下的操纵性和稳定性进行了研究分析,为后续控制系统的设计提供一定的理论依据。在考虑旋翼-机翼干扰的情况下建立了倾转四旋翼飞行器飞行动力学模型并结合试验数据进行验证。提出了一种适用于直升机模式下的操纵策略并对飞行器进行了配平计算。以该操纵策略为基础,计算了相应的操纵功效和操纵耦合,并分析了主要稳定性导数和特征根的变化。结果表明:航向操纵功效相较于其他通道较小;垂向输入引起的纵向力和俯仰力矩的大小随速度的增加不断增大;横向输入下引起的偏航力矩随速度增大而增大;速度稳定性随速度的增加而变得不稳定;除螺旋模态外,其他模态随速度的增加稳定性增强。 展开更多
关键词 倾转四旋翼飞行器 飞行动力学模型 配平 操纵策略 操纵性 稳定性
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倾转四旋翼飞行器直升机模式操纵策略研究 被引量:3
12
作者 周攀 陈仁良 俞志明 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2036-2051,共16页
由于倾转四旋翼飞行器具有特殊的构型,针对直升机模式下的操纵策略,建立了样机的非线性飞行动力学模型并结合试验数据进行了验证,提出了适用于直升机模式的四种操纵方式,对比了不同操纵方式相应的配平值、操纵功效及操纵耦合,随后确定... 由于倾转四旋翼飞行器具有特殊的构型,针对直升机模式下的操纵策略,建立了样机的非线性飞行动力学模型并结合试验数据进行了验证,提出了适用于直升机模式的四种操纵方式,对比了不同操纵方式相应的配平值、操纵功效及操纵耦合,随后确定了一组相对合理的操纵方式,解决了倾转四旋翼飞行器在直升机模式下操纵冗余的问题。分析了重心位置对所确定操纵方式的配平特性和操纵功效的影响。结果表明:纵横向通道下总距差动引起的操纵功效比周期变距联动大得多;偏航通道下周期变距差动引起的操纵功效大于总距差动,横向周期变距差动引起的交叉耦合小于纵向周期变距差动;正常重心位置所得到的配平量和交叉耦合最小。 展开更多
关键词 倾转四旋翼飞行器 飞行动力学模型 配平 操纵策略 操纵功效 操纵冗余
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