无人机控制第三次课--无人机控制解释.pdf

控制科学与工程专业选修课 无人机控制系统 无人机控制 哈尔滨工业大学 空间控制与惯性技术研究中心 伊国兴 本节课教学内容 1 标准大气和雷诺数 2 无人机常用坐标系及转换 3 无人机的力与力矩 4 无人机稳定性 5 无人机建模 1 标准大气及雷诺数 1.1 标准大气 1.1.1大气特性 ? 高度增加，空气密度减小。 ? 随着高度增加，空气压力减 小。 ? 高度增加，气温近似线性降 低（11000米对流层内）。 ? 空气的湿度越大，空气的密 度越小 1 标准大气及雷诺数 1.1 标准大气 1.1.2 国际标准大气 ? 国际标准大气，简称ISA， 就是人为地规定一个不变的 大气环境，作为计算和试验 飞机的统一标准。 ? 以北半球中纬度地区（北纬 35°~60°）大气物理特性 的平均值为依据，并适当加 以修正而建立。 1 标准大气及雷诺数 1.1 标准大气 1.1.2 国际标准大气 ? 海平面高度为0，气温为288.15oK、15℃或59℉。 ? 海平面气压??0为1013.2mBar(毫巴) 或1013.2hPa(百帕)或76mmHg(毫米 汞柱)。 ? 3 海平面空气密度??0 = 1.226kg/m 1 标准大气及雷诺数 1.1 标准大气 1.1.3 空气相对密度 ? 空气密度 0.465?? ?? = (kg/m3) 273 + ?? p----大气压力，mmHg；t----大气温度，℃ ? 空气相对密度?= ????/??0 ?= (20 ? ??)/(20 + ??) (?? ≤ 13km) ?= (20 ? ??)/(20 + ??) (13km ≤ ?? ≤ 18km) 或 ?= (1 ? ??/44.3)4.253 (?? ≤ 11km) ?= 0.297???(???11)/6.336 (?? ≥ 11km) 1 标准大气及雷诺数 1.1 标准大气 1.1.4 标准大气相对压力 ?? ≤ 11km时 5.256 ?? ?? ?? = ?? = ?1.235 ??0 ??0 或 ?? ?? = 1 ? 0.02257?? 5.256 = ?1.235 ??0 ?? ≥ 11km时 ?? ?? = 0.2234???(???11)/6.336 = 0.752? ??0 1 标准大气及雷诺数 1.2 空气黏性 ? 边界层：一般定义边界层厚度常以界层内流速达到99%来 流速度作为界层的边缘，该处与板面的距离作为界层厚度 值。 速度 y 不受干扰的主流 υ υ υ υ υ 附面层边界 流线 层 界 δ 边 o 物体表面 x