縱向控制增穩(wěn)飛行控制律

1、縱向控制增穩(wěn)飛行控制系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書實驗?zāi)康模?）理解并掌握飛行控制系統(tǒng)縱向控制增穩(wěn)的工作原理、控制方法、主要 控制參數(shù)設(shè)計等；（2）掌握機械操縱系統(tǒng)、增穩(wěn)系統(tǒng)、控制增穩(wěn)系統(tǒng)的相關(guān)飛控知識；（3） 熟練使用Matlab仿真軟件、FlightGear仿真環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊等基 本工具進行數(shù)值仿真。實驗內(nèi)容（1）數(shù)值仿真模型搭建（2）模型認(rèn)知與參數(shù)設(shè)置（3）縱向控制增穩(wěn)控制仿真3、實驗原理（1）控制增穩(wěn)控制律構(gòu)型的設(shè)計控制增穩(wěn)控制律構(gòu)型采用法向過載與經(jīng)由高通濾波的俯仰角速率綜合而實現(xiàn)。控制律如下:e,ck e,ck nznz,ckqq（2）放寬靜穩(wěn)定性控制律設(shè)計靜穩(wěn)定性補償采用經(jīng)低通濾波器輸出的迎角

2、反饋進行縱向靜穩(wěn)定性補償，以保證系統(tǒng)靜穩(wěn)定性的同時，不影響動態(tài)響應(yīng)性能?？刂坡扇缦拢篹,c中性速度穩(wěn)定性控制律設(shè)計中性速度穩(wěn)定性控制律通過在前向支路過載指令與反饋信號綜合處的下游 加入比例積分控制律來實現(xiàn)。綜上得到最終的縱向控制增穩(wěn)飛行控制律如下：ask s 1 nz “(4)基于FlightGear的飛行仿真環(huán)境搭建本文借鑒飛行模擬器的結(jié)構(gòu)框架，設(shè)計的基于FlightGear的飛行仿真系統(tǒng)的 總體結(jié)構(gòu)如圖所示。該系統(tǒng)主要由操縱輸入設(shè)備、飛行仿真及虛擬儀表系統(tǒng)、通 信網(wǎng)絡(luò)和視景顯示系統(tǒng)四部分組成，其硬件均采用常規(guī)商業(yè)產(chǎn)品，具有成本低廉， 結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)建方便，移植性強等優(yōu)點，最重要的是它突出了飛

3、行控制研究最關(guān) 心的高效的飛行仿真和逼真的視景顯示。UDP協(xié)議操縱設(shè)備視景構(gòu)建的基于FlightGear的飛行仿真系統(tǒng)實物如圖所示。其中，視景顯示采用 液晶顯示器，根據(jù)需要可擴展為投影顯示系統(tǒng)。操作步驟(1)數(shù)值仿真模型搭建在Matlab中打開Simulink組件，搭建縱向控制增穩(wěn)控制律仿真模型，如圖所示。(2)模型認(rèn)知與參數(shù)設(shè)置雙擊其中每個Simulink組件圖標(biāo)，彈出對話框后可設(shè)置參數(shù)，如圖所示為 放寬靜穩(wěn)定性控制律的參數(shù)設(shè)置對話框。該實驗給定了四種典型的系統(tǒng)狀態(tài)點預(yù)設(shè)參數(shù)和一種自定義參數(shù)的設(shè)計。在典型狀態(tài)點處，縱向控制增穩(wěn)控制律的控制器參數(shù)設(shè)計可參考下表數(shù)據(jù)：包線區(qū)域狀態(tài)點狀態(tài)控制器參數(shù)

4、IH=500，M=0.177k2.6513,k0.4787,kq0.0752nH=500，M=0.207k2.1636,k0.0984%0.1118川aH=9000，M=0.593k1.6298,k0.1378,kq0.1359川bH=3000，M=0.791k 1.5,k0.5,kq 0.1675、縱向控制增穩(wěn)控制仿真對于四種典型的系統(tǒng)狀態(tài)點，給定預(yù)設(shè)的控制器參數(shù)，可對縱向通道控制增穩(wěn)飛行控制律進行仿真。以區(qū)域I為例，給定法向過載增量指令nz,c 0.1，數(shù)值控制器參數(shù)值為k 2.6513,k0.4787,kq 0.0752，飛機各狀態(tài)變量的短周期響應(yīng)過程如圖所示Z)ac n05m(H戶m(

5、v045025 5M262260582228)(26240.1740.170.1681 00A0.178J2-5Lfp0/707) s(Z)ac n05m(H戶m(v045025 5M262260582228)(26240.1740.170.1681 00A0.178J2-5Lfp0/707) s(q0 12345time ( s )按照同樣的方法，改變飛機模型為其他三種典型工作點，設(shè)置控制器參數(shù)， 均可得到給定法向過載增量指令時的飛機各狀態(tài)變量的短周期響應(yīng)過程。控制器參數(shù)設(shè)計需要注意：（1）所設(shè)計的縱向控制增穩(wěn)控制律對于規(guī)定的法向過載增量指令的控制精 度要更高，全包線內(nèi)均優(yōu)于法向過載時間響應(yīng)準(zhǔn)則的要求。 其它各狀態(tài)變量的響 應(yīng)迅速而柔和，因而具有較好的短周期特性。（2）舵面偏轉(zhuǎn)增量較小，需要滿足實際系統(tǒng)對用舵量的限制。6、實驗思考題（1）解釋采用法向過載與經(jīng)由高通濾波的俯仰角速率綜合的控制增穩(wěn)原理是什么？其優(yōu)勢在哪？（2）解釋采用迎角反饋進行縱向靜穩(wěn)