避免涡环和自转状态的四旋翼飞行器最优时间下降轨迹
动力系统
2019-09-20 v1 最优化与控制
摘要
众所周知，快速下降的直升机可能进入所谓的涡环状态（VRS），这是速度空间中桨叶升力与常规区域显著不同的一个区域。这可能导致不稳定，因此通常通过增加水平速度来避开该区域。本文在小型四旋翼飞行器的背景下研究这一现象。通过结合第一性原理建模和风洞实验，识别出与 VRS 对应的区域。此外，我们提出，对于四旋翼飞行器，所谓的涡环边界状态（WBS）或自转区域也应予以避免，而这对于直升机未必如此。我们为四旋翼飞行器必须满足的速度约束提出了一个模型，以避开这些区域。然后，解决了设计避开 VRS 和 WBS 区域的最优时间下降轨迹的问题。最后，在四旋翼飞行器上实现了这些最优轨迹。飞行测试表明，通过遵循所设计的轨迹，四旋翼飞行器能够比同样避开 VRS 和 WBS 的纯垂直轨迹下降得快得多。
关键词
引用
@article{arxiv.1909.09069,
title = {Optimal time Quadcopter Descent Trajectories Avoiding the Vortex Ring and Autorotation States},
author = {Amin Talaeizadeh and Duarte Antunes and Hossein Nejat Pishkenari and Aria Alasty},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.09069},
year = {2019}
}
备注
12 pages, 19 figures