倾转旋翼机过渡飞行模式的有限时间切换控制

倾转旋翼机是一种结合了固定翼飞机和直升机特点的新型航空器，它能够在飞机模式和直升机模式之间实现平稳转换，以便适应不同的飞行需要。这种机型由于其设计特点，在起飞、着陆以及低速飞行时对场地要求低，在高速巡航时又表现出良好的性能，因此成为了航空领域的一个研究热点。 在倾转旋翼机的建模与控制领域，存在较大的复杂性。倾转旋翼机拥有旋翼和固定翼两个产生升力的部件。旋翼通常相对于机身以恒定速度转动，而且由于没有尾桨，所有的飞行操纵都必须通过旋翼和舵面来完成。当旋翼倾角发生变化，特别是当从直升机模式向飞机模式过渡时，旋翼产生的下洗流会发生显著变化，这将影响旋翼与固定翼的升力，从而影响飞行器的整体动力学特性。这种复杂的动力学特性变化，要求飞行控制系统能够在不同飞行模式下准确控制飞行器，确保其过渡过程的平稳性。 在当前的控制技术中，单一系统模型已不足以满足倾转旋翼机的控制精度要求，因此采用了一种切换系统来建模，该系统能够通过多模态刻画来反映不同飞行模式的动力学特征。而有限时间切换控制技术则是一种先进的控制方法，它可以为倾转旋翼机在特定时间内完成平稳过渡提供理论保障和控制策略。 本文提出的有限时间切换控制方法，是基于平均驻留时间方法开发的。驻留时间方法是一种控制理论，它关注的是系统状态随时间变化的平均行为，并且通过调整系统参数来控制这种变化。平均驻留时间方法特别适合于描述和控制切换系统的行为，因为它能够在系统切换期间，对于不同模态下的系统行为进行整合和评估。 所提出的切换控制策略，在仿真结果中证明了其有效性，可以使得倾转旋翼机在过渡过程中实现有效且快速的平稳转换。这种控制策略的关键点在于，它能够准确把握倾转旋翼机的动力学变化，并在有限时间内稳定飞行控制系统的状态。这一点对于确保飞行安全、提高飞行效率以及增强飞行器的操纵性能来说至关重要。 关键词中的“倾转旋翼机”指的是这种新型飞行器，“切换系统”代表了用于描述其不同飞行模式的系统模型，“驻留时间方法”是用于分析和设计控制策略的理论工具，“有限时间镇定”则是指系统状态能够在有限的时间内达到并保持在目标状态的能力。 通过研究倾转旋翼机过渡飞行模式的有限时间切换控制，本研究不仅拓展了航空器控制理论的范畴，也为实际的飞行控制实践提供了新的解决方案。这将有助于提高倾转旋翼机在各种飞行条件下的性能，特别是在需要快速模式转换的场合，如军事侦察、应急救援和城市空中交通等。同时，这一研究也为未来可能的航空器设计提供了新的思路，可能引领航空技术的进一步革新。