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(diǎn)\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(biāo)系及其變換\t12
2．1 常用坐標(biāo)系\t12
2．1．1 本體坐標(biāo)系\t12
2．1．2 地面坐標(biāo)系\t13
2．1．3 速度坐標(biāo)系\t13
2．1．4 航跡坐標(biāo)系\t13
2．2 飛行器的運(yùn)動(dòng)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(biāo)變換\t14
2．3．1 地面坐標(biāo)系與本體坐標(biāo)系間的變換\t14
2．3．2 本體坐標(biāo)系與速度坐標(biāo)系間的變換\t15
2．3．3 航跡坐標(biāo)系與速度坐標(biāo)系間的變換\t15
2．3．4 本體坐標(biāo)系與航跡坐標(biāo)系間的變換\t16
2．4 四元數(shù)法\t16
2．4．1 四元數(shù)的運(yùn)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(biāo)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(dòng)\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(yùn)動(dòng)微分方程\t25
3．2．2 理想流體的能量方程\t26
3．2．3 實(shí)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(dòng)量守恒定律――運(yùn)動(dòng)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(dòng)態(tài)特性\t38
第4章 螺旋槳的氣動(dòng)理論\t40
4．1 葉素理論\t40
4．2 動(dòng)量理論\t42
4．3 渦流理論\t44
第5章 舵面及涵道的空氣動(dòng)力學(xué)分析\t47
5．1 計(jì)算流體力學(xué)介紹\t47
5．2 理論基礎(chǔ)\t48
5．2．1 復(fù)勢(shì)函數(shù)及復(fù)速度\t48
5．2．2 典型復(fù)勢(shì)\t50
5．2．3 空氣動(dòng)力學(xué)基本方程的建立\t53
5．2．4 計(jì)算空氣動(dòng)力學(xué)的基本方法\t56
5．3 面元法\t57
5．4 空氣動(dòng)力學(xué)模型的簡(jiǎn)化\t61
5．4．1 氣體性質(zhì)假設(shè)\t61
5．4．2 簡(jiǎn)化的流體力學(xué)模型\t62
5．5 舵面仿真分析\t63
5．5．1 舵的幾何外形的計(jì)算\t63
5．5．2 舵的表面壓力計(jì)算\t64
5．6 涵道的動(dòng)力學(xué)分析\t66
5．6．1 涵道周圍流場(chǎng)仿真\t67
5．6．2 涵道的簡(jiǎn)化分析\t69
第6章 涵道式無人飛行器數(shù)學(xué)模型\t72
6．1 基本假設(shè)\t72
6．2 非線性數(shù)學(xué)模型的建立\t72
6．3 小擾動(dòng)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(cè)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(jī)\t88
7．3 遙控遙測(cè)和地面監(jiān)測(cè)\t89
7．4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)\t90
7．4．1 電液伺服閥和作動(dòng)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(jì)\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(jì)\t95
8．3．1 標(biāo)準(zhǔn)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(jì)\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(dòng)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(dòng)態(tài)輸出H∞-D穩(wěn)定反饋控制器設(shè)計(jì)\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(yàn)證\t123
8．6．1 軌跡控制律設(shè)計(jì)\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(cuò)控制\t128
9．1 引言\t128
9．2 針對(duì)飛行器執(zhí)行器故障的D穩(wěn)定H∞魯棒容錯(cuò)控制\t128
9．2．1 問題描述\t128
9．2．2 飛行器執(zhí)行器故障時(shí)D穩(wěn)定H∞魯棒容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)\t130
9．2．3 執(zhí)行器故障容錯(cuò)控制仿真研究\t132
9．3 針對(duì)飛行器傳感器故障的D穩(wěn)定H∞魯棒容錯(cuò)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(cuò)控制設(shè)計(jì)\t138
9．3．3 傳感器故障的容錯(cuò)控制仿真研究\t140
第10章 針對(duì)飛行器大角度機(jī)動(dòng)的跟蹤控制\t144
10．1 自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)控制的問題描述\t144
10．2 趨近律設(shè)計(jì)方法\t145
10．3 控制律設(shè)計(jì)\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(wù)簡(jiǎn)介\t154
11．1 多無人飛行器協(xié)同任務(wù)的意義\t154
11．2 多無人飛行器協(xié)同任務(wù)的國內(nèi)外研究成果\t154
參 考 文 獻(xiàn)\t157