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题目:基于新型结构的小型旋翼 无人机振动抑制研究

关键词:小型旋翼无人机,环形结构,振动控制,ADRC

  摘要



    小型旋翼无人机以其体积小、造价低廉、用途广等优点,在国民经济建设、抢险救灾以及现代化战争中的作用愈发突出。飞行过程中,小型旋翼机将产生剧烈的振动,对性能具有十分重大的影响,因此对其振动的分析与减振研究一直是旋翼无人机领域的重大课题。

    本文针对小型旋翼机的振动特性,提出了一种环形结构的新型旋翼的设计方案。利用结构响应主动控制原理,在旋翼的圆环之间安装力矩电机与角度传感器,通过产生附加力矩的方式抵消引起旋翼挥舞振动的干扰力矩,从而达到减振目的。

    首先,将振动试飞试验与桨叶叶素理论分析相结合,得到小型旋翼机的振动特性。基于该振动特性并借鉴惯导平台减振原理,设计了一种环形结构的新型旋翼。在完成旋翼的机械绘制后,依次进行了新型旋翼减振原理分析,挥舞振动模型建立以及模型参数求取。

    其次,研究了旋翼振动抑制的控制算法,并重点选取滑模变结构控制与自抗扰控制器(ADRC)进行仿真研究,并最终确立基于ADRC控制方法的旋翼挥舞振动控制方案。

    最后,利用3D打印技术进行了旋翼的实体加工,编写了力矩电机、角度传感器与控制器的通信程序并完成控制系统的工程设计,验证了新型旋翼的减振功能。