飞行控制系统设计和实现中的问题【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

飞行控制系统设计和实现中的问题PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

1 飞行控制的工业考虑1

1.1 引言1

1.2 飞行控制的总体目标2

1.2.1 军用飞机4

1.2.2 民用飞机4

1.3 飞控系统的作用5

1.3.1 历史5

1.3.2 军机的发展6

1.3.3 民机的发展7

1.4 服役飞机的要求9

1.4.1 军机的使用要求9

1.4.2 民机的使用要求10

1.5 电传飞控的收益13

1.5.1 军机的收益13

1.5.2 民机的收益14

1.6 飞控系统的实现14

1.6.1 军机——设计注意事项和系统概述14

1.6.2 民机——设计注意事项和系统概述19

1.7 军机的现状和未来挑战21

1.7.1 欧洲台风战机21

1.7.2 军机未来的挑战24

1.8 民机的技术发展水平和未来挑战25

1.8.1 空客电传系列25

1.8.2 波音B777飞机31

1.8.3 民用飞机未来的挑战31

1.9 飞控系统开发过程32

1.9.1 当前状态32

1.9.2 系统开发过程32

1.9.3 飞行控制律开发过程34

1.9.4 成本考虑-经常性成本和非经常性成本36

1.10 结语37

1.11 致谢38

1.12 参考文献38

2 飞机建模41

2.1 引言41

2.2 数学结构42

2.3 坐标系和符号43

2.3.1 地球坐标系43

2.3.2 机体固连坐标系43

2.3.3 扰动变量44

2.3.4 对称飞行中的角度关系46

2.3.5 坐标系选择46

2.4 欧拉角及飞机姿态47

2.4.1 线变量变换47

2.4.2 角速率变换48

2.5 操纵量符号48

2.5.1 气动力操纵面48

2.5.2 发动机控制49

2.6 解耦的小扰动运动方程49

2.6.1 纵向对称运动方程49

2.6.2 横向对称运动方程50

2.7 运动方程的状态空间形式50

2.7.1 纵向运动方程51

2.7.2 横向运动方程53

2.8 飞机响应的传递函数53

2.9 传递函数矩阵54

2.10 对控制的纵向响应54

2.10.1 纵向传递函数矩阵54

2.10.2 纵向特征方程55

2.10.3 短周期俯仰振荡56

2.10.4 长周期模态58

2.11 对控制的横向响应60

2.11.1 横向传递函数矩阵60

2.11.2 横向特征方程62

2.11.3 滚转衰减模态62

2.11.4 螺旋模态63

2.11.5 荷兰滚模态64

2.12 结语65

2.13 参考文献65

3 作动系统66

3.1 引言66

3.2 作动系统技术概述66

3.2.1 操纵面类型66

3.2.2 作动器运行67

3.3 作动系统的性能准则70

3.3.1 失效载荷71

3.3.2 最大速率能力72

3.3.3 频率响应73

3.3.4 动态刚度75

3.3.5 故障瞬态76

3.4 作动系统建模76

3.5 非线性频率响应77

3.6 饱和分析79

3.7 突跳谐振80

3.8 故障瞬态81

3.9 结语83

3.10 致谢83

4 操纵品质84

4.1 引言84

4.2 纵向飞行品质85

4.2.1 控制输入传递函数85

4.2.2 模态准则85

4.2.3 长周期飞行品质86

4.2.4 短周期飞行品质87

4.2.5 纵向短周期动态准则88

4.2.6 短周期的模态准则89

4.2.7 其他短周期准则91

4.2.8 等效系统91

4.2.9 等效时间延迟92

4.2.10 带宽方法94

4.2.11 尼尔-史密斯方法94

4.2.12 吉普森回落准则96

4.2.13 时间响应准则96

4.2.14 航迹的稳定性97

4.3 横航向飞行品质97

4.3.1 滚转模态97

4.3.2 螺旋模态97

4.3.3 滚转螺旋耦合98

4.3.4 荷兰滚模态98

4.3.5 参数ωφ／ωd99

4.3.6 φ／β之比99

4.4 稳定性和控制增强系统100

4.4.1 反馈的影响100

4.4.2 作动器、传感器和处理器的影响102

4.4.3 多入多出飞行品质的可能性103

4.4.4 响应类型103

4.5 对某些控制设计概念的注释104

4.5.1 前馈通道的综合104

4.5.2 陷波滤波器105

4.5.3 驾驶杆前置滤波器105

4.5.4 模型前置滤波器106

4.6 驾驶员诱发振荡（PIO）106

4.6.1 PIO类型106

4.6.2 PIO和APC106

4.6.3 第I类PIO准则107

4.7 模态化PIO准则107

4.7.1 STI高增益渐近参数107

4.7.2 阿·哈鲁赫-西维特准则108

4.7.3 每g的动态杆力109

4.8 非模态化PIO准则110

4.8.1 现有准则111

4.8.2 准则的有效性114

4.9 速率限制对PIO的影响117

4.9.1 第Ⅱ类PIO准则117

4.9.2 速率限制的后果117

4.10 结语119

4.11 参考文献119

5 自动飞行控制系统的设计考虑122

5.1 自动飞行控制系统开发项目122

5.1.1 研究阶段／开发商选择123

5.1.2 接口定义123

5.1.3 系统定义123

5.1.4 软件设计和编码123

5.1.5 硬件设计和开发123

5.1.6 系统集成和测试123

5.1.7 合格鉴定试验124

5.1.8 设计和性能的初步／最终报告（PDDP/FDDP）124

5.1.9 试飞124

5.1.10 合格审定124

5.1.11 设计评审124

5.2 需求定义和验证125

5.2.1 引言125

5.2.2 设计和测试方法125

5.2.3 安全性考虑126

5.3 系统设计要考虑的因素127

5.3.1 主要设计考虑127

5.4 自动飞行控制系统架构131

5.4.1 引言131

5.4.2 AFCS的飞行控制接口131

5.4.3 AFCS的系统接口132

5.4.4 AFCS的构型133

5.4.5 飞控计算机的数据处理134

6 数字飞行控制系统的地面与飞行试验139

6.1 引言139

6.2 飞行试验理念141

6.2.1 地面试验142

6.2.2 模拟器与台架试验142

6.3 飞机地面试验148

6.3.1 飞控系统装机试验148

6.3.2 地面共振试验148

6.3.3 结构耦合试验149

6.3.4 电磁兼容试验149

6.3.5 发动机运转试验150

6.4 飞行试验工具与技术151

6.5 飞行试验152

6.5.1 电传美洲虎验证机飞行试验计划152

6.5.2 EAP验证机飞行试验计划154

6.6 结语157

6.7 致谢157

6.8 参考文献157

7 气动伺服弹性159

7.1 引言159

7.2 结构耦合要素160

7.2.1 弹性飞机模型动力学160

7.2.2 弹性飞机操纵面的惯性激励161

7.2.3 作动器，飞行控制计算机及飞机运动传感器161

7.2.4 弹性飞机操纵面的气动激励161

7.2.5 弹性飞机模态的空气动力学162

7.2.6 解决方案和设计权衡162

7.3 FCS-SC结构耦合：设计举例164

7.3.1 美洲虎——1968年首飞165

7.3.2 狂风——1974年首飞165

7.3.3 EAP验证机——1986年首飞166

7.3.4 欧洲战斗机2000（EF2000）——1994年首飞173

7.4 未来发展方向180

7.4.1 极限环预测及替代放飞许可要求规范181

7.4.2 刚体的主动控制及结构模态稳定198

7.4.3 弹性飞机模型209

7.5 结语209

7.6 参考文献209

8 特征结构配置方法在民用飞机自动驾驶仪设计中的应用212

8.1 引言212

8.2 RCAM控制问题213

8.2.1 进近着陆仿真214

8.2.2 性能指标214

8.2.3 鲁棒性指标216

8.2.4 乘坐品质指标216

8.2.5 安全性指标216

8.2.6 操纵动作指标216

8.3 特征结构分析与配置216

8.3.1 特征结构分析217

8.3.2 特征结构配置219

8.4 特征结构配置设计过程223

8.4.1 控制器结构223

8.4.2 构造期望的特征结构227

8.4.3 初始综合229

8.4.4 控制器分析方法230

8.4.5 纵向控制器分析231

8.4.6 横向控制器分析233

8.4.7 控制器优化235

8.5 受控飞机非线性仿真236

8.5.1 性能指标236

8.5.2 鲁棒性指标238

8.5.3 乘坐品质指标239

8.5.4 安全性指标240

8.5.5 操纵动作指标240

8.5.6 进近着陆仿真的评估240

8.6 结语244

8.7 参考文献246

9 鹞式飞机的H∞回路成形设计248

9.1 引言248

9.2 鹞式飞机的先进飞行控制249

9.3 H∞回路成形250

9.4 VAAC的线性设计251

9.5 实现与飞行试验256

9.5.1 增益调参256

9.5.2 抗饱和（anti-windup）257

9.5.3 飞行模态259

9.5.4 飞行试验259

9.6 飞行许可260

9.7 结语264

9.8 参考文献264

索引266