扑翼飞行器(flapping Wing Aircraft,简称FWA)是一种折叠机翼的飞行器,通过模仿昆虫、鸟类或蝙蝠等折叠机翼上下扇动来产生升力和推力的飞行器。近年来,仿生扑翼飞行器的研究日益增多,提出了多种结构形式的扑翼飞行器。扑翼飞行器飞行环境与鸟类或大型昆虫相似,如低雷诺数的类流体动力学和非定常气动动力学[1,2]。飞行过程中,扑翼生物的运动学模型通常具有颤振、摆动、扭转和伸展4个自由度[3]。Thielicke[4]研究了不同弯度和厚度的鸟类臂翼和手翼在慢速飞行过程中的气动特性。传统的仿生扑翼飞行器运动学模型只考虑颤振和扭转2个自由度。本文在传统四自由度折叠机翼运动学模型基础上,增加了平面内折叠和非平面折叠两个自由度,采用拟常数模型与考虑洗边效应的初始理论相结合的四自由度运动学模型气动建模方法,通过多刚体有限元法建立纵向动力学模型,采用Floquet-Lyapunov方法分析开环纵向稳定性,采用鲁棒变增益控制方法分析闭环纵向稳定性。
旋翼飞机为探索外星环境提供了独特的功能。与诸如漫游者之类的勘探工具相比,旋翼船能够越来越快地到达感兴趣的目的地。此外,它们只需要合适的起飞和降落区,并且可以飞越由于障碍物或粗糙地形而可能无法遍历流浪者可能无法穿越的地形。这些优势激发了火星的创造任务,该任务涉及第一个飞行火星的旋翼飞机[1]。这项任务的成功继续激励未来的任务,例如可能使用直升机来返回火星样本[2]。设计一种在火星氛围环境中运行的首个旋翼飞机,需要进行设计,开发和操作的独特工具。在开发的工具中是Helicat-darts(简单地称为简洁的Helicat),用于旋转动力学建模和仿真。此仿真工具是指导,导航和控制(GNC)算法和软件开发的测试床,并作为分析飞行性能和动态的工具。Helicat在Ingenuity任务的整个生命周期中都使用,包括以下内容:
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1 CNR,INSERM,BIOSIT UAR 3480,US-S018,RENNES UNIXPY,F-35000 RENNES,法国; kathy_yaacoub@hotmail.com(k.y。); ulrich.jarry@univ-rennes.fr(U.J.)2 Inserm,OSS(OSS(OSSESESION WESERASION SIGNAMENG TOMPENGENT),UMR-S1242,CLCC EUGYUGèMarquis,Rennes University,F-35000,法国Rennes,F-35000; remy.pedeux@univ-rennes1.fr 3 CNRS,ICOA,UMR 7311,ErléansUniversity,F-45067 ENSE ENS,法国; pierre.lafite@univ-orleans.fr(P.L.); samia.aci@cnrs-orleans.fr(s.a.-s.); pascal.bonnet@univ-orleans.fr(p.b.); Richard.daniellou@agroparisech.fr(R.D.)*通信:thierry.guillaude@univ-rennes1.fr或tguillaude@kineta.us.us†现在的地址:Cosmétology,Agroparistech,Agroparistech,10 Rue Onard de vinci,F-45100 Erl f-45100 Erlerléples,法国法国。•目前的地址:Inrae,Agroparistech,Umr Micalis,Paris-Saclay University,F-78350 Jouy-en-Josas,法国。
摘要:针对共轴旋翼飞行器自主飞行过程中模型参数的不确定性、外界扰动及传感器噪声对飞行的影响,研究位置姿态反馈控制系统的鲁棒反步滑模控制算法,以解决未知外界干扰情况下飞行器的轨迹跟踪问题。本文针对未知飞行,建立了基于受扰共轴旋翼飞行器的非线性动力学模型。然后,设计了非线性鲁棒反步滑模控制器,分为共轴旋翼飞行器的姿态控制器和位置控制器两个子控制器。在控制器中引入虚拟控制,构造Lyapunov函数,保证各子系统的稳定性。通过数值仿真验证了所提控制器的有效性。最后通过飞行试验验证了反步滑模控制算法的有效性。
摘要 本文使用牛顿-欧拉法建立了配备机械臂的六旋翼飞行器的动力学模型,并研究了其稳定性。为了模拟干扰,使用了简化的摆锤法。这种六旋翼飞行器配置以前从未在科学论文中涉及过。所得模型是一个非线性、耦合和欠驱动的动力学模型,其中包括由于六旋翼飞行器配备机械臂而产生的空气动力学效应和干扰。本文的目的是全面研究使用简化摆锤法确定六旋翼飞行器的惯性矩,同时考虑到质量分布和重心变化的影响,这是六旋翼飞行器在空中运动期间机械手连续运动的结果。实验测试是使用 Solid Works 应用程序进行的,并使用 LabVIEW 进行评估,以便全面了解插入到动力学模型中的干扰。整个飞行器模型由四个经典的 PID 控制器驱动,用于控制飞行器的姿态和空间中所需轨迹的高度。这些控制器用于很好地理解如何评估和验证模型,使其成为抗干扰模型,此外,它们还易于设计和快速响应,但它们需要开发才能获得最佳结果。将来,将定义精确的轨迹,
摘要:城市空中交通 (UAM) 是指在大都市地区为有人驾驶飞机和无人机系统提供安全高效的空中交通运营,目前正由工业界、学术界和政府进行研究和开发。这种交通方式为构建一个绿色可持续的子行业提供了机会,它借鉴了数十年来航空业的经验教训。由于电动垂直起降 (eVTOL) 飞机操作无污染且空中交通管理简单,目前正在为此目的开发和试验这种技术。然而,要成功完成认证和商业化阶段,需要克服几个挑战,特别是在性能方面,例如飞行时间和续航能力以及可靠性。本文开发了一种快速确定 eVTOL 多旋翼飞行器推进链组件尺寸和选择方法,并在 GTOW 为 15 公斤的电动多旋翼飞行器缩小比例原型上进行了验证。该方法与储能系统配置的比较研究相关,以评估它们对飞行器飞行时间的影响。首先,使用全局非线性优化选择最佳的电机/螺旋桨对,以最大限度地提高这些部件的比效率。其次,确定五种储能技术的尺寸,以评估它们对飞行器飞行时间的影响。最后,基于此尺寸确定过程,使用基于推进链供应商数据的回归方法评估每种储能配置的优化推进链总起飞重量 (GTOW)。