论文摘要：多操纵面飞艇的建模及仿真

飞艇作为一种主要利用浮力升空的飞行器，有着悠久的历史和广泛的用途。进入2l世纪，随着相关技术的飞速发展，在世界上掀起了研究和开发飞艇平台的热潮，飞艇被越来越多用于运输、观测、勘察以及通讯等领域中。传统飞艇的控制与飞机类似，采用舵面控制；但是，由于飞艇体积与质量巨大，惯性作用明显，导致控制效率低下，控制作用不明显。针对这一问题，本文采取应用翼面螺旋桨代替舵面的设想，提出了多操纵面飞艇的设计，有望大大提高飞艇的操控性，提高控制效率。针对多操纵面飞艇的设计理念，本文就建模和仿真工作进行了深入地研究和探索，主要工作有如下方面： 首先，在分析传统飞艇舵面控制局限性的基础上，提出多操纵面飞艇的设计概念。并针对这一设计，讨论了飞艇整体质量估算、姿态控制、高度控制等内容。 其次，对飞艇进行了数学建模。在对飞艇进行一定的合理假设基础上，考虑附加质量、多操纵面推力等因素影响，通过一定的数学推导，建立了完整的六自由度数学模型，包括动力学方程和运动学方程。 再次，针对推导得到的非线性六自由度方程，在时域中进行研究，利用相关的计算机软件进行仿真模拟，得到各个状态下的状态参数的仿真图线。通过讨论扰动对于飞艇的响应来研究飞艇的稳定性，通过讨论飞艇对于控制输入的响应来研究飞艇的操纵性等。 最后，出于揭示飞艇结构性参数与飞艇行为特性的内在联系的目的，采用小偏差法对非线性方程进行线性化处理，得到了飞艇的状态方程，并将其分为纵向和侧向两组。对线性模型，在频域中利用伯德图对飞艇的性能特征进行了分析和讨论。