四旋翼飞行器国内外研究现状

时间:2017-12-18 19:51来源:毕业论文
四旋翼飞行器的出现很早,事实上世界上第一架实现离地飞行的旋翼飞行器就是四旋翼飞行器,它是由Louis Charles Breguet在1907年研制,其飞行与控制是由乘坐在飞行器中心的驾驶员通过油
四旋翼飞行器的出现很早,事实上世界上第一架实现离地飞行的旋翼飞行器就是四旋翼飞行器,它是由Louis Charles Breguet在1907年研制,其飞行与控制是由乘坐在飞行器中心的驾驶员通过油门控制四个螺旋桨的转速实现的。它的操控异常复杂,进行的多次飞行试验并不成功。16495
1922年George de Bothezat和Ivan Jerome研制的四旋翼直升机(图1.1所示)完成了首次试飞,截至到1923年末,该机进行试飞100余次,达到的最高飞行高度为5m。该架飞行器采用X形布局,已经能够进行稳定的飞行。这架飞行器首次证明了可以用于实际用途的直升机理论上是可以制造出来的。然而由于它的动力不足、响应性能差以及潜在的可靠性问题,最终失去了支持[3]。
在20实际50年代Convertawings公司研制了一家四旋翼飞行器的原型机,它使用了两台发动机驱动四个螺旋桨,试飞成功多次这是第一架实现了往前飞行的四旋翼飞行器。由于缺乏订单,该项目也最终被终止。
早起出现的这一批四旋翼飞行器,虽然成功的实现了垂直起降的载人飞行,然而总体来说它们稳定性、操控性能比较差,对它的研究也一直处于几乎停滞的状态。
在上个实际90年代初,麻省理工学院的林肯实验室首次提出了开发小型智能飞行器的设想。近些年来,微型机电系统技术、低功耗微处理器和传感器等技术的迅猛发展让四旋翼飞行器进入了一个微小型化的崭新的发展阶段。国内外众多大学、研究机构和一些商业公司都从事了微型四旋翼飞行器的研究。
加拿大Draganfly创新公司设计制造的型号为X4的轻型无人机是世界著名的遥控航模四旋翼飞行器。它的机身采用碳纤维和高性能塑料材质,搭载了丰富的传感器,飞行稳定,易于操控,主要应用于航拍。图1.2为Draganfly X4-P的静态图片。
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德国安尔康姆航空科技公司的md4-200无人机系统是一种垂直起降的微型自动驾驶无人飞行器系统,机体和云台完全采用拥有更轻质量和更高强度的碳纤维材料制造。它的姿态、高度航向参考系统集成了加速度计、陀螺仪、磁力计和气压计等高精度传感器,它可以方便进行航线任务设计。动力系统采用低速无刷直驱电机和优化的旋翼设计,运行高效、噪音较小。
为了研究自主飞行的控制方和飞行器的结构设计,瑞士洛桑联邦科技学院设计开发了OS4微小型四旋翼飞行器[4]。2004该型第一代时,就已经实现了多种姿态控制算法,2006年第二代中又实现了在室内环境中的基于惯性导航系统的自主悬停控制。
麻省理工学院设计了一种激光测距加视觉导航的自主飞行的四旋翼飞行器,通过搭载的激光测距仪以及相机完成对自身的位置、姿态等飞行参数的估算,通过视觉感知环境,建立自身在环境地图中的映射,完成定位和飞行轨迹的规划。这些成果具有重大应用意义,例如在室内、森林等GPS无法探测的地方,为四旋翼的自主飞行提供了支持。
国内也有几所大学进行了四旋翼飞行器的研究。国防科技大学2004年已经开始了相关的研究, 提出了自抗扰控制器可以对小型四旋翼直升机实现增稳控制[5-6]。南京航空航天大学也自行开发了四旋翼无人飞行器,在抗扰动方面做的比较出色 四旋翼飞行器国内外研究现状:重庆时时彩的规律/a/yanjiu/20171218/17874.html
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