1。2  研究现状

1。3  本文主要章节安排

本文第一章绪论先介绍了课题背景，然后对微型直升机的研究现状作了简单的介绍，，最后介绍论文的结构安排。

本文第二章通过分析直升机的受力情况建立了直升机的非线性力学方程。主要通过分析相关坐标系的定义及转换，分析受力和力矩情况建立了直升机的非线性模型，然后在悬停点附近线性化，获得直升机线性模型。文献综述

本文第三章对直升机进行了辨识。通过运用MATLAB自带的系统辨识工具箱对飞行数据进行了分析。

本文第四章运用滑模变结构理论，对微型直升机设计了一套具有强鲁棒性的飞行控制系统。通过Simulink仿真结果可知，本文设计的飞行控制系统具有较好的鲁棒性和抗扰动性能。

最后对研究结果作出总结。

2  直升机模型结构

2。1  引言

直升机在飞行过程中会受到很复杂的空气动力，而且其所受的空气动力随着直升机的运动状态而变化，这就决定了所得到的直升机将是一个非常复杂的非线性系统。为此，我们需要将直升机系统分解成多个部分，然后研究各个部分之间的关系以及各个部分对直升机系统的影响，最后获得直升机的非线性的飞行力学模型。

2。2  坐标系

在对直升机的飞行力学模型的推导时，需要采用多种坐标系来方便建模。主要需要两个坐标系：地面坐标系和机体坐标系。

地面坐标系：原点取靠近直升机的地面某一点，轴在地平面上可以指向任意方向，轴垂直于地面，向下为正，轴与轴和轴构成右手直角坐标系。这里我们取轴指向东，轴指向南。

机体坐标系：原点取模型直升机的重心，轴沿着直升机机体结构指向机头，轴垂直于机体的纵向对称面内，指向右为正，轴与轴和轴构成右手直角坐标系，指向下为正。

2。3  直升机建模的假设来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

为了推导出直升机的力学模型，我们提出一些合理的假设[19]：

⑴ 模型直升机的质量、质心、转动惯量保持恒定；

⑵ 模型直升机纵向面对称；

⑶ 机体和桨叶都是刚体，即忽略桨叶的弯曲变形和扭转变形；

⑷ 地面坐标系为惯性坐标系。

2。4  直升机模型方程[20]

为了研究直升机的刚体动力学，在直升机的重心中建立了一个物体固定坐标，如图2。1所示。直升机主要有6个自由度，分别为3个平移自由度和3个转动自由度，即前进后退、左右横移、升降、滚转、俯仰和偏航。分别为直升机的固定坐标轴。分别为平移自由度的速度，即沿机体的速度。滚转、俯仰和偏航，每种运动姿态都会有对应的3种姿角，即3种欧拉角，分别用表示。为直升机绕其对应轴的角速度，分别为滚转角速度、俯仰角速度和偏航角速度。