微型飞行器设计导论
南京航空航天大学 微型飞行器研究中心
微型飞行器设计导论
微型飞行器系统设计
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微型飞行器系统设计
微型飞行器控制系统设计
飞行动力学建模 飞行动力学特性分析 控制系统设计 信息传输系统设计 能源与动力系统设计
微型飞行器设计导论
微型飞行器系统设计
MAV飞行动力学建模
0.5
0.6 0.55
不同速度下俯仰角运动模态特性随迎角扰动变化
V=9(m/s) V=10(m/s) V=11(m/s) V=12(m/s) V=13(m/s) V=14(m/s)

N

0
MAV绕质心旋转运动学方Lro程ll Lroll0 Lrollp

d d d
/ / /
dt dt dt

MxbM 0tanM(p yb sin zb cos
N(
N
yb
0ybNcops zb sin sin zb cos) / cos


(Iz (Ix

I y )ybzb I z )zbxb

I zxxbyb
I zx
(x2b

2 zb
)

Lroll M


0

Pe
Iz (dzb / dt) Izx (dxb / dt) (I y Ix )xbyb I zx yb zb
L PPP L L dVd考(kV航VVd虑ck(kt迹od/)螺smdγ坐γt旋/(标dd桨tχ系)(滑/下d(流mt质A))影dddm)心xyza(响Vggg动运k///的m1)力d动d(dmMAtttCCCCDLV学pxpApCDLaapp方ppVm1kCC气CbA程VVVLCDCCpyCp动pLVkkka...CLDmzxyapV工pggVgpbV202(A2a(a((apnpn程xzpyn2Pz2bbb2a,,,SS)V)S化3V3bT3,,p,k模VViVaaaL型cc))()mbooasassiD(n(CAsc((00iDLonC)0sa0CpL(DAppL)p))Ta
俯仰角振荡模态特性
结果：
周期 (s)
0.65
0.6
0.55
0.5
0.45
0.4 4 2 0 -2 迎角扰动(o)
-4 9
14 13 12 11 10
速度(m/s)
周期相对迎角扰动与速度规则曲面
0.6 0.55
不同扰动幅度下俯仰角运动模态特性随速度变化
迎角扰动=-3(o) 迎角扰动=-2(o) 迎角扰动=-1(o) 迎角扰动=1(o) 迎角扰动=2(o) 迎角扰动=3(o)
质心运动学方程
质心动力学方程 质心运动学方程
旋转运动方程
旋转动力学方程 旋转运动学方程
微型飞行器设计导论
微型飞行器系统设计
MAV飞行动力学建模
微型飞行器设计导论
微型飞行器系统设计
MAV飞行动力学建模
——考虑螺旋桨滑流作用的MAV质心运动方程
m dVk P A mg
dt
X Aent sin( 1 2nt )
பைடு நூலகம்
0
t
0
t
微型飞行器设计导论
微型飞行器系统设计
MAV非线性飞行动力学特性研究
——基于MAV数学模型的飞行动力学全状态特性分析方法
具体步骤：
获得精确数学模型 在任意初始状态基础上对MAV飞行进行数值仿真 对仿真数据进行分析，获得该状态下MAV相应飞行品质 在飞行包络线范围内，对MAV进行飞行品质分析
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微型飞行器系统设计
MAV非线性飞行动力学特性研究
——基于MAV数学模型的飞行动力学全状态特性分析方法
俯仰角振荡模态特性
结果：
0.4
0.35
0.3
阻尼比
0.25
0.2
0.15 4 2 0 -2
迎角扰动(o)
-4 9
14 13 12 11 10
速度(m/s)
阻尼比相对迎角扰动与速度规则曲面


)


微型飞行器设计导论
微型飞行器系统设计
MAV非线性飞行动力学特性研究
——基于MAV数学模型的飞行动力学全状态特性分析方法
MAV运动参数变化规律
MAV受扰动后，其纵向运动响应主要表现为迎角变化，横侧向运动 响应主要表现为侧滑角变化。
在任意飞行状态下，MAV各运动参数变化趋势可分为单调变化与周
期性振荡变化两种模态，每个模态都存在稳定与不稳定两种情况 。
运动的稳定单调模变化 态特征不稳定可单调变化 由特定数量的特征参数来完全表示。振荡运动模
态特征可由阻尼比、固有频率、频率、周期、半衰周期或倍幅周期来
描述；单调运动模态特征可选取半衰周期X或倍A幅e周t 期来描述
0
t
稳定振荡变化
0
t
不稳定振荡变化
0.4 0.35
0.3
不同扰动幅度下俯仰角运动模态特性随速度变化
迎角扰动=-3(o) 迎角扰动=-2(o) 迎角扰动=-1(o) 迎角扰动=1(o) 迎角扰动=2(o) 迎角扰动=3(o)
0.4 0.35
0.3
不同速度下俯仰角运动模态特性随迎角扰动变化
V=9(m/s) V=10(m/s) V=11(m/s) V=12(m/s) V=13(m/s) V=14(m/s)
阻尼比
阻尼比
0.25
0.25
0.2
0.2
0.15 9
10
11
12
13
14
速度(m/s)
阻尼比随速度变化曲线
0.15
-3
-2
-1
0
1
2
3
迎角扰动(o)
阻尼比随迎角偏差变化曲线
MAV俯仰角运动模态阻尼比全状态分析结果
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MAV非线性飞行动力学特性研究
——基于MAV数学模型的飞行动力学全状态特性分析方法




0
Lmgkg(g0)
g
g
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MAV飞行动力学建模
——考虑螺旋桨滑流作用的MAV旋转运动方程
MAV绕质心旋转动力学方程

I
x

(dxb / dt) Izx (dzb I y (dyb / dt)
/
dt)