1。2。3倾转旋翼机技术难点

由于倾转旋翼机不仅有机翼，还有一般飞机不具有的可以在水平和垂直位置旋转的旋翼，固定翼飞机和直升机有什么技术难点，倾转旋翼机无一例外的也都具有，除此之外，并由于倾转旋翼机在结构、气动、控制方面也要比普通直升机复杂得多，总结出以下技术难点：

①旋翼—机翼的气动干扰。倾转旋翼的气动干扰问题涉及到多个方面，包括旋翼—机翼、旋翼—旋翼、旋翼—机身、旋翼—尾部等，其中最严重的是当飞机垂直飞行和悬停时，旋翼—机翼产生的气动干扰，这在很大程度上决定了倾转旋翼机的有效载重。要弄清楚机翼—旋翼之间的气动干扰，需要把两者之间互相结合的问题处理好，建立理想的机翼与旋翼尾流相结合的模型，准确得出旋翼尾流中的诱导速度，另外更加先进的算法和实验技术也是必不可少的。

②旋翼倾转过程中的气动特性。旋翼的倾转是一个非常复杂的非定常气动过程，这就使确定它的气动特性变得非常困难，是倾转旋翼机所特有的关键技术。

③总体和机翼的结构设计。一个关键的问题是协调好两种飞行状态：直升机模式和普通飞机模式，使旋翼到达比较理想的飞行效果。此外，由于在两翼尖处安装有旋翼系统和发动机舱，且旋翼轴要相对于机翼倾转，机翼的强度当然应该相当高，对气弹稳定性的要求也很严格。

④飞行力学与控制，倾转旋翼机的飞行力学模型要比普通直升机复杂很多，尤其当旋翼倾转时，旋翼轴方向和转速剧烈的变化，导致了旋翼机的力矩、升力和推力也随之发生了很大的改变，这些因素都是非定常、非线性气动的，在这些因素的影响下，就不能用普通直升机的飞行力学分析方法，这时就需要新的模型和方法[11],[12]。

1。3本文研究工作

本课题需要通过对倾转旋翼机模型的研究，建立完整的倾转旋翼机的运动学与动力学的模型，在此基础上利用反步法设计轨迹跟踪控制器。通过模型的建立与控制器的设计将控制理论所涉及的力学、数学等方面的专业知识有机地结合起来，进行综合应用。最后需要用Matlab对闭环系统进行仿真验证，加强控制系统理论分析和工程实践中的仿真技术。主要分以下几步：

1。通过对倾转旋翼机模型的研究，建立能准确完整地表达倾转旋翼机的运动学与动力学特性的数学模型；论文网

2。 利用反步法设计轨迹跟踪控制器，通过模型的建立与控制器的设计将控制理论所涉及的力学、数学等方面的专业知识有机地结合起来，进行综合应用；

3。    最后对闭环系统进行仿真验证，验证轨迹跟踪控制器的跟踪性能，加强控制系统理论分析和工程实践中的仿真技术。

本文的结构为：第二章介绍了倾转旋翼机运动学与动力学建模，讲了建模思想，并且对倾转旋翼机进行了力的分析；第三章写了反步法的基本原理，同时加了一个反步法的举例说明；第四章主要讲了倾转旋翼机系统方程和基于反步法的6自由度控制律设计；第五章就是对于控制器仿真的内容，关于轨迹跟踪，仿真了连续曲线和螺旋线的跟踪，验证了轨迹跟踪控制器的性能。

倾转旋翼机运动学与动力学建模

2。1引言

为了能够对倾转旋翼机进行飞行控制，需要建立一个能够真实反映飞行器的运动学和空气动力学模型。图2。1所示的是倾转旋翼机所建立的坐标系。两个旋翼（图2。1中的rotor 1和2）在相反的方向旋转，因此消除了扭矩，从而保持了无人机的稳定。