马振强, 董文瀚, 解武杰, 邵鹏杰

(空军工程大学 航空航天工程学院, 陕西 西安 710038)



具有全向推力矢量的六旋翼无人机设计与建模

马振强, 董文瀚, 解武杰, 邵鹏杰

(空军工程大学 航空航天工程学院, 陕西 西安 710038)

摘要:针对常规旋翼飞行器飞行速度小和加速飞行时不能保持机体水平姿态等问题,提出了一种具有全向推力矢量的六旋翼无人机设计方案;分析了推力矢量六旋翼在可倾转旋翼结构倾转不同角度时的飞行模式;建立了推力矢量六旋翼的动力学模型,并针对动力学模型设计了PID控制器;最后对动力学模型进行数值仿真验证。结果表明,所设计的推力矢量六旋翼能够悬停,且可以在定速飞行中保持飞行器的水平姿态。

关键词:六旋翼无人机; 推力矢量; 动力学模型; 飞行模式; PID控制

0引言

多旋翼飞行器是一种电动的、能够垂直起降的、可以遥控、自主飞行的飞行器,具有结构简单、飞行稳定、易于操控、低噪声、携带方便等特点,非常适合于执行中短距离的飞行任务[1-4]。关于常规旋翼飞行器设计和控制理论的研究已经比较成熟。文献[5]介绍了两种旋翼飞行器建模方法,并进行了仿真对比;文献[6]介绍了一种具有共轴双旋翼的新型的六旋翼结构;文献[7]使用PID+LQR方法对六旋翼飞行器进行控制,取得了较好的效果。

虽然对常规旋翼飞行器的研究已经比较成熟,但是由于其动力设计上的特点,常规旋翼飞行器的飞行速度和加速度较小,且加速飞行时,机体不能保持水平姿态。……