上海交通大学学报 ›› 2019, Vol. 53 ›› Issue (10): 1173-1181.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.10.005
刘志豪1,闵荣2,方成1,易超1,鹿存跃1,马艺馨1
出版日期:2019-10-28
发布日期:2019-11-01
通讯作者:
鹿存跃,男,副教授,电话(Tel.):021-34204909;E-mail:lucunyue@sjtu.edu.cn.
作者简介:刘志豪(1994-),男,安徽省六安市人,硕士生,主要研究方向为无人机导航与控制.
基金资助:LIU Zhihao 1,MIN Rong 2,FANG Cheng 1,YI Chao 1,LU Cunyue 1,MA Yixin 1
Online:2019-10-28
Published:2019-11-01
摘要: 垂直起降无人机飞行模式转换时的飞行控制策略对于保证无人机安全可靠地飞行至关重要.对尾座式垂直起降无人机过渡模式的飞行控制策略进行了深入研究,提出了最快模式转换定高控制策略,并利用模拟分析和实验的手段对比了该策略、经典比例-积分-微分(PID)控制策略和最快模式转换控制策略的飞行效果.最快模式转换定高策略优化了转换速度和高度变化两个飞行参数,同步了俯仰角达到巡航攻角的时间和飞行速度达到巡航速度的时间,保持了无人机在模式转换过程中竖直方向的受力平衡.模拟结果表明:最快模式转换定高控制策略比经典PID控制策略和最快模式转换控制策略的时间分别缩短了 0.98 和 0.48s,高度变化量分别减小了 2.27 和 0.91m;最快模式转换定高控制策略的飞行控制效果明显优于经典PID控制策略和最快模式转换控制策略.所提出的控制策略解决了尾座式垂直起降无人机飞行模式转换时的掉高问题,能够保证无人机在过渡模式下快速平稳地实现飞行模式转换.
中图分类号:
刘志豪, 闵荣, 方成, 易超, 鹿存跃, 马艺馨. 多飞行模式垂直起降无人机过渡飞行控制策略[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(10): 1173-1181.
LIU Zhihao, MIN Rong, FANG Cheng, YI Chao, LU Cunyue, MA Yixin. Transition Flight Control Strategy of Multiple Flight Mode Vertical Take-Off and Landing Unmanned Aerial Vehicle[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2019, 53(10): 1173-1181.
| [1]SEGUI-GASCO P, AL-RIHANI Y, SHIN H S, et al. A novel actuation concept for a multi rotor UAV[C]//International Conference on Unmanned Aircraft Systems. Atlanta, GA, USA: IEEE, 2013: 373-382. [2]KARAKAS H, KOYUNCU E, INALHAN G. ITU tailless UAV design[J]. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2013, 69(1/2/3/4): 131-146. [3]张啸迟, 万志强, 章异赢, 等. 旋翼固定翼复合式垂直起降飞行器概念设计研究[J]. 航空学报, 2016, 37(1): 179-192. ZHANG Xiaochi, WAN Zhiqiang, ZHANG Yiying, et al. Conceptual design of rotary wing and fixed wing compound VTOL aircraft[J]. Acta Aeronautica ET Astronautica Sinica, 2016, 37(1): 179-192. [4]李劲松, 杨炼, 王乐天. 小型四旋翼无人直升机自适应优化控制[J]. 上海交通大学学报, 2015, 49(2): 202-208. LI Jinsong, YANG Lian, WANG Letian. Control of small scale quad-rotor helicopter using adaptive control-optimization[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2015, 49(2): 202-208. [5]杜建福, 吕恬生, KONSTATIN Kondk, 等. 小型无人直升机建模与分析[J]. 上海交通大学学报, 2008, 42(10): 1726-1730. DU Jianfu, L Tiansheng, KONSTATIN Kondk, et al. Modeling of a small scale unmanned helicopter[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2008, 42(10): 1726-1730. [6]JUNG Y, SHIM D H. Development and application of controller for transition flight of tail-sitter UAV[J]. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2012, 65(1/2/3/4): 137-152. [7]BENEDICT M, SHRESTHA E, HRISHIKESHAVAN V, et al. Development of a micro twin-rotor cyclocopter capable of autonomous hover[J]. Journal of Aircraft, 2014, 51(2): 672-676. [8]KITA K, KONNO A, UCHIYAMA M. Transition between level flight and hovering of a tail-sitter vertical take-off and landing aerial robot[J]. Advanced Robotics, 2010, 24(5/6): 763-781. [9]STONE R H, ANDERSON P, HUTCHISON C, et al. Flight testing of the T-wing tail-sitter unmanned air vehicle[J]. Journal of Aircraft, 2008, 45(2): 673-685. [10]LYU X M, GU H W, WANG Y, et al. Design and implementation of a quadrotor tail-sitter VTOL UAV[C]//International Conference on Robotics and Automation. Singapore: IEEE, 2017: 3924-3930. [11]OOSEDO A, ABIKO S, KONNO A, et al. Development of a quad rotor tail-sitter VTOL UAV without control surfaces and experimental verification[C]//International Conference on Robotics and Automation. Karlsruhe, Germany: IEEE, 2013: 317-322. [12]饶进军, 程世富. 尾坐式超小型定翼机飞行运动建模与仿真[J]. 系统仿真学报, 2013, 25(3): 519-522. RAO Jinjun, CHENG Shifu. Flight motion modeling and simulation of tail-sister SUAV[J]. Journal of System Simulation, 2013, 25 (3): 519-522. |
| [1] | . 合成数据驱动的无人机检测与分类多任务框架[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2026, 31(1): 209-220. |
| [2] | 夏筱彦, 张宇, 胡锡坤, 钟平. 基于扩散模型的无人机遥感目标检测物理对抗攻击方法研究[J]. 空天防御, 2026, 9(1): 52-62. |
| [3] | 崔思远, 李浩, 范翔宇, 倪磊, 侯佳航. 基于AMDE-DMPC算法的多无人机协同目标搜索方法[J]. 空天防御, 2025, 8(6): 35-44. |
| [4] | . 无人机协助和用户协作的非线性能量收集移动边缘计算系统资源分配方法[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2025, 30(6): 1220-1231. |
| [5] | 王志博, 呼卫军, 马先龙, 全家乐, 周皓宇. 感知驱动控制的无人机拦截碰撞技术[J]. 空天防御, 2025, 8(4): 78-84. |
| [6] | 葛鲁亲, 丁士洲, 姚强, 张诚, 黄雨辰. 无人机抗电磁干扰机理与抗干扰技术研究综述[J]. 空天防御, 2025, 8(4): 51-55. |
| [7] | 李奕佳, 李嘉诺, 柯良军. 基于强化学习的无人机协作防守策略设计与验证[J]. 空天防御, 2025, 8(3): 73-85. |
| [8] | 孙亮, 王明宇, 周素华, 雷荣强. 重点城市要点防卫小型无人机袭扰作战问题研究[J]. 空天防御, 2025, 8(2): 112-117. |
| [9] | 李书恒, 何德峰, 廖飞, 穆建彬. 基于非线性前馈补偿的六旋翼无人机姿态稳定反步控制[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(12): 1891-1900. |
| [10] | 何通, 韦亚利, 卢青, 毕千. 无人机群协同侦察多点目标路径规划与控制[J]. 空天防御, 2025, 8(1): 31-40. |
| [11] | 吴桐, 亓统帅, 谢伟朋. 无人机集群反制技术研究[J]. 空天防御, 2025, 8(1): 17-23. |
| [12] | 赵钱, 赵炜, 王航, 朱玉虎, 孔晓俊. 美军有人/无人机协同作战项目介绍及发展趋势研判[J]. 空天防御, 2025, 8(1): 24-30. |
| [13] | 闫军, 顾村锋, 孔德永, 龚江昆. 基于微多普勒信号的无人机回波检测技术研究[J]. 空天防御, 2025, 8(1): 10-16. |
| [14] | 李克勇, 李楚晨, 蔡云泽. 群对群拦截协同态势感知关键技术[J]. 空天防御, 2025, 8(1): 1-9. |
| [15] | 李楚晨, 唐善军, 赵冰青. 一种基于无人机探测图像区块信息的弱小目标检测算法[J]. 空天防御, 2025, 8(1): 41-47. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||