单旋翼飞行器悬停解的最优功率构型
动力系统
2020-09-01 v3 机器人学
最优化与控制
摘要
旋翼飞行器因其原地悬停能力以及最近在固定翼上的全向运动能力而受到无人机 (UAV) 社区的关注。在本文中，我们研究了单旋翼飞行器（即仅有一个旋翼的一类旋翼无人机，其主体具有流线型形状，可在反向旋转旋翼时产生额外升力）的功率最优性。我们提供了单旋翼飞行器的详细动力学模型。研究了两种构型：(1) 对称构型，其中旋翼与机身质心 (COM) 对齐；(2) 非对称构型，其中旋翼相对于机身质心存在偏移。前者可产生原地悬停飞行条件，而后者可通过解析偏航率和进动率来实现三维空间中的轨迹跟踪。此外，研究表明，在非对称设计中引入旋翼与机身之间的倾斜角，可以在不损害整体稳定性的情况下进一步最小化功耗。研究首次表明，通过对单旋翼飞行器进行适当的气动设计，可以实现能量最优解。
引用
@article{arxiv.1709.07969,
title = {Optimal-power Configurations for Hover Solutions in Mono-spinners},
author = {Mojtaba Hedayatpour and Mehran Mehrandezh and Farrokh Janabi-Sharifi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.07969},
year = {2020}
}
备注
6 pages, 7 figures