双旋翼尾座式垂直起降无人机的无斜盘升降舵作动
机器人学
2023-09-26 v1
摘要
本文提出一种面向双旋翼尾座式垂直起降（VTOL）无人机（UAV）的新型无斜盘升降舵作动（SEA）。传统升降舵作动（CEA）利用升降舵同时控制俯仰与偏航，与之不同，SEA采用无斜盘机构通过电机转速调节产生额外力矩以控制俯仰，并仅使用升降舵控制偏航，无需额外作动器。这种解耦控制策略缓解了大幅俯仰与偏航控制所需升降舵偏转的饱和问题，从而提升了无人机在强外部扰动下的轨迹跟踪控制性能与抗扰性能。此外，SEA克服了CEA在无人机近地时所经历的作动退化问题，带来更平滑、更稳定的起飞过程。我们在多种真实飞行条件下验证并比较了SEA与CEA的性能，包括起飞、轨迹跟踪、悬停飞行以及外部扰动下的位置阶跃。实验结果表明SEA性能优于CEA。进而，我们验证了SEA在VTOL无人机姿态转换过程与固定翼模式飞行中的可行性。结果显示，SEA能在高速来流下精确控制俯仰，并在固定翼模式飞行中保持姿态稳定。所有实验视频见youtube.com/watch?v=Sx9Rk4Zf7sQ
引用
@article{arxiv.2309.13559,
title = {Swashplateless-elevon Actuation for a Dual-rotor Tail-sitter VTOL UAV},
author = {Nan Chen and Fanze Kong and Haotian Li and Jiayuan Liu and Ziwei Ye and Wei Xu and Fangcheng Zhu and Ximin Lyu and Fu Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.13559},
year = {2023}
}
备注
8 pages, 13 figures