基于Modelica的四旋翼飞行器多领域统一建模及多目标优化设计

代理获取

页面导航

目录
摘要
著录项
相似文献
相关主题

摘要

四旋翼飞行器作为一种结构新颖、性能卓越的垂直起降无人机,具有重要的科研价值和广阔的市场前景。但由于其控制难度高、有效载荷低、续航时间较短等缺点，使得四旋翼飞行器的发展较为缓慢。
　　四旋翼飞行器系统涉及电机、空气动力学、现代控制理论等多个领域，是典型的多领域耦合系统。传统的单领域仿真分析方法与工具在构建多领域模型时，通常是将各个领域分别进行建模，然后进行集成，往往导致模型系统的耦合性差，从而造成仿真的精度和效率不高等问题，难以胜任复杂机电系统的统一设计分析要求。本文提出采用多领域统一建模的方法，在飞行器运动学模型基础上，添加飞行器动力学模型，同时又基于其非线性、欠驱动、强耦合的特点，设计控制器，并利用多领域仿真优化平台MWorks对其飞行性能进行仿真分析。然后采用拉丁超立方方法进行实验设计，构建四旋翼飞行器RBF性能函数。采用NSGA-II多目标遗传算法进行优化求解。优化结果表明，飞行器的飞行性能得到大幅提升且飞行器的质量得以降低。主要研究内容为：
　　（1）阐述了四旋翼飞行器的发展历史及国内外研究现状，对多领域统一建模方法和优化设计进行了综述。
　　（2）参考国内外文献，对四旋翼飞行器的结构形式及飞行原理进行研究，分析其动力学特性，并根据其特性建立数学模型。并在原有运动学模型基础上，添加飞行器动力学模型，从而构建多领域统一仿真模型。
　　（3）基于多领域统一建模平台MWorks，使用Modelica语言，构建四旋翼飞行器的动力学仿真模型。通过对比飞行器仿真结果与实际飞行速度，误差在3％以内，验证了多领域统一模型的准确性。
　　（4）通过拉丁超立方实验设计，对四旋翼飞行器飞行性能进行仿真，构建四旋翼飞行器RBF性能函数。采用多目标优化方法NSGA-II求取Pareto最优解。与原型系统相比，优化后的四旋翼飞行器不仅在质量上降低了1.4％，同时最大飞行速度提高37%，最小悬停转速降低了20%。

著录项

作者
马小辉;
展开▼
作者单位

杭州电子科技大学;

展开▼
授予单位杭州电子科技大学;
学科机械工程
授予学位硕士
导师姓名李志华;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 V275.1;
关键词
四旋翼飞行器; 多领域统一建模; 拉丁超立方采样法; 多目标优化算法; 优化设计;

相似文献

中文文献
外文文献
专利

1. 基于Modelica的多领域统一建模系统开发 [J] . 谷志才 . 机械工程与自动化 . 2010,第003期
2. 基于Modelica的机电液系统多领域统一建模与仿真 [J] . 赵翼翔 ,陈新度 ,陈新 . 机床与液压 . 2009,第006期
3. Modelica语言及其多领域统一建模与仿真机理 [J] . 赵建军 ,丁建完 ,周凡利 . 系统仿真学报 . 2006,第z2期
4. 基于Modelica语言的复杂机械系统统一建模平台研究 [J] . 吴义忠 ,吴民峰 ,陈立平 . 中国机械工程 . 2006,第022期
5. 基于Modelica的数控机床多领域建模与虚拟调试 [J] . 王春晓 ,骆伟超 ,刘日良 . 组合机床与自动化加工技术 . 2018,第010期
6. 基于多领域统一建模语言Modelica的某纯电动客车建模研究 [C] . 秦东晨 ,杨俊杰 ,陈江义 . 第十三届河南省汽车工程科技学术研讨会 . 2016
7. 基于Modelica的磁流变制动器多领域统一建模及控制优化 [A] . 原龙昊 . 2015

基于Modelica的四旋翼飞行器多领域统一建模及多目标优化设计

目录

摘要

著录项

相似文献

相关主题

期刊订阅