基于涵道式單旋翼的無人飛行器研究

目 錄
第1章 涵道式無人飛行器概述\t1
1．1 涵道式無人飛行器的特點\t1
1．2 涵道式無人飛行器的工作原理\t2
1．3 涵道式無人飛行器的發(fā)展現(xiàn)狀\t4
1．3．1 涵道式無人飛行器的國外發(fā)展現(xiàn)狀\t4
1．3．2 涵道式無人飛行器的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀\t8
1．4 涵道式無人飛行器飛行控制技術(shù)研究現(xiàn)狀\t9
第2章 坐標系及其變換\t12
2．1 常用坐標系\t12
2．1．1 本體坐標系\t12
2．1．2 地面坐標系\t13
2．1．3 速度坐標系\t13
2．1．4 航跡坐標系\t13
2．2 飛行器的運動參數(shù)\t13
2．2．1 飛行器的姿態(tài)角\t13
2．2．2 航跡角\t14
2．2．3 攻角與側(cè)滑角\t14
2．3 坐標變換\t14
2．3．1 地面坐標系與本體坐標系間的變換\t14
2．3．2 本體坐標系與速度坐標系間的變換\t15
2．3．3 航跡坐標系與速度坐標系間的變換\t15
2．3．4 本體坐標系與航跡坐標系間的變換\t16
2．4 四元數(shù)法\t16
2．4．1 四元數(shù)的運算法則\t16
2．4．2 用四元數(shù)表示旋轉(zhuǎn)\t18
2．4．3 用四元數(shù)表示坐標變換\t20
2．4．4 四元數(shù)與歐拉角的關(guān)系\t22
第3章 大氣擾動\t24
3．1 大氣的靜態(tài)特性\t24
3．2 伯努利方程\t25
3．2．1 理想流體的運動微分方程\t25
3．2．2 理想流體的能量方程\t26
3．2．3 實際流體的能量方程\t26
3．3 氣體的黏性\t27
3．3．1 質(zhì)量守恒定律――連續(xù)方程\t28
3．3．2 動量守恒定律――運動方程\t29
3．3．3 能量守恒定律――黏性流體的能量方程\t33
3．4 壓縮性\t37
3．5 大氣的動態(tài)特性\t38
第4章 螺旋槳的氣動理論\t40
4．1 葉素理論\t40
4．2 動量理論\t42
4．3 渦流理論\t44
第5章 舵面及涵道的空氣動力學分析\t47
5．1 計算流體力學介紹\t47
5．2 理論基礎(chǔ)\t48
5．2．1 復勢函數(shù)及復速度\t48
5．2．2 典型復勢\t50
5．2．3 空氣動力學基本方程的建立\t53
5．2．4 計算空氣動力學的基本方法\t56
5．3 面元法\t57
5．4 空氣動力學模型的簡化\t61
5．4．1 氣體性質(zhì)假設(shè)\t61
5．4．2 簡化的流體力學模型\t62
5．5 舵面仿真分析\t63
5．5．1 舵的幾何外形的計算\t63
5．5．2 舵的表面壓力計算\t64
5．6 涵道的動力學分析\t66
5．6．1 涵道周圍流場仿真\t67
5．6．2 涵道的簡化分析\t69
第6章 涵道式無人飛行器數(shù)學模型\t72
6．1 基本假設(shè)\t72
6．2 非線性數(shù)學模型的建立\t72
6．3 小擾動線性化\t77
第7章 涵道式無人飛行器的飛控系統(tǒng)\t83
7．1 測量元件\t83
7．1．1 陀螺敏感器\t83
7．1．2 加速度傳感器\t86
7．1．3 高度傳感器\t87
7．2 GPS接收機\t88
7．3 遙控遙測和地面監(jiān)測\t89
7．4 執(zhí)行機構(gòu)\t90
7．4．1 電液伺服閥和作動筒的工作原理\t90
7．4．2 位移傳感器的工作原理\t92
第8章 飛行器姿態(tài)控制器設(shè)計\t93
8．1 不確定性的定義\t93
8．2 不確定性的來源\t94
8．3 狀態(tài)反饋H∞控制器設(shè)計\t95
8．3．1 標準的H∞控制問題\t95
8．3．2 狀態(tài)反饋H∞控制方法\t97
8．4 狀態(tài)反饋H∞-D穩(wěn)定性控制\t98
8．4．1 問題描述\t98
8．4．2 H∞-D穩(wěn)定性分析\t99
8．4．3 H∞-D穩(wěn)定狀態(tài)反饋控制器設(shè)計\t103
8．4．4 飛行器姿態(tài)控制數(shù)值仿真研究\t109
8．5 輸出反饋H∞-D穩(wěn)定控制\t113
8．5．1 問題描述\t114
8．5．2 動態(tài)輸出H∞-D穩(wěn)定反饋控制器穩(wěn)定性分析\t115
8．5．3 動態(tài)輸出H∞-D穩(wěn)定反饋控制器設(shè)計\t119
8．5．4 飛行器姿態(tài)控制數(shù)值仿真研究\t120
8．6 巡航狀態(tài)下的姿態(tài)跟蹤驗證\t123
8．6．1 軌跡控制律設(shè)計\t123
8．6．2 仿真分析\t125
第9章 飛行器懸停狀態(tài)魯棒滿意容錯控制\t128
9．1 引言\t128
9．2 針對飛行器執(zhí)行器故障的D穩(wěn)定H∞魯棒容錯控制\t128
9．2．1 問題描述\t128
9．2．2 飛行器執(zhí)行器故障時D穩(wěn)定H∞魯棒容錯控制器設(shè)計\t130
9．2．3 執(zhí)行器故障容錯控制仿真研究\t132
9．3 針對飛行器傳感器故障的D穩(wěn)定H∞魯棒容錯控制\t137
9．3．1 問題描述\t137
9．3．2 飛行器傳感器故障的D穩(wěn)定H∞魯棒容錯控制設(shè)計\t138
9．3．3 傳感器故障的容錯控制仿真研究\t140
第10章 針對飛行器大角度機動的跟蹤控制\t144
10．1 自適應滑模變結(jié)構(gòu)控制的問題描述\t144
10．2 趨近律設(shè)計方法\t145
10．3 控制律設(shè)計\t146
10．4 穩(wěn)定性分析\t148
10．5 姿態(tài)控制仿真結(jié)果\t148
第11章 多無人飛行器協(xié)同任務簡介\t154
11．1 多無人飛行器協(xié)同任務的意義\t154
11．2 多無人飛行器協(xié)同任務的國內(nèi)外研究成果\t154
參 考 文 獻\t157