平流层新概念飞艇的动力学特性与控制研究

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雅宝题库解析：
平流层飞艇具有在空中长期保持定点的特性，可为地面的观测和通讯提供长期和广泛的服务。本文提出一种新概念V型飞艇构型，建立其六自由度动力学模型，分析动力学特性及控制题目。首先根据美国“攀登者”飞艇构型作为选型的参考依据，给出本文所提出的V型飞艇具体结构外形，估算其总体尺寸参数，确定其能源与动力系统。其次建立平流层V型飞艇完整的六自由度动力学模型。分析V型飞艇受到的力和力矩（气动力、推力、重力和浮力、流体惯性力等），建立V型飞艇动力学方程和运动学方程，最终得到平流层V型飞艇完整的六自由度运动方程组。利用小扰动法对V型飞艇六自由度非线性运动方程进行线化，得到纵向和横航向两组方程。研究V型飞艇动力学特性，划分运动模态，并对V型飞艇的动态特性进行了分析。最后讨论平流层V型飞艇控制题目。分析了V型飞艇放飞升空、定点保持和返回着落阶段的控制过程和策略。使用PID理论设计了V型飞艇线化模型控制系统的基本回路，包括俯仰姿态稳定回路、高度保持回路和偏航姿态稳定回路，通过仿真分析验证了控制律的有效性。讨论了非线性动态逆的设计方法。