飞机升降速度控制系统
飞机飞行操纵系统
安全问题
安全标准
01
确保飞行操纵系统符合国际国内安全标准，系统进行严格质量
控制测试。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
冗余设计
02
防止单一故障导致系统失效，采冗余设计，增加系统可靠性安
全性。
紧急备份系统
03
紧急情况提供备份操纵系统，确保飞行员能够控制飞机并采取
必紧急措施。
技术更新问题
持续研发
断投入研发资源，更新改进飞行操纵系统，满足航空工业发展需 求。
电动操纵系统
电动操纵系统通过电动机传动装置将飞行员操作指令传递 舵面，实现飞行姿态航向操纵。
电动操纵系统优点结构简单、可靠性高、维护成本低，且 易实现自动控制远程操控。现代飞机中，电动操纵系统已 经成主流飞行操纵系统之一。
气压操纵系统
气压操纵系统利气压差将飞行员操作指令传递舵面，实现飞行姿态航向操纵。
发展历程
飞机飞行操纵系统经历从简单机械式复杂电传式演变，技术 断升级换代，提高飞机安全性机动性能。
趋势
未飞行操纵系统发展将更加注重智能化、自主化、复合控制 等方面，提高飞机自主飞行能力适应复杂环境能力。随着无 驾驶技术断发展，无机飞行操纵系统也将成研究重方向。
02
飞行操纵系统种类
机械操纵系统
机械操纵系统最早飞行操纵系统，通过钢索、滑轮连杆等机 械部件将飞行员操作指令传递飞机各舵面，实现飞行姿态航 向操纵。
飞机飞行操纵系统
目 录
• 飞机飞行操纵系统概述 • 飞行操纵系统种类 • 飞行操纵系统关键技术 • 飞行操纵系统应 • 飞行操纵系统挑战与解决方案 • 未飞行操纵系统发展趋势
01
飞机飞行操纵系统概述
定与功能
定
飞机飞行操纵系统指控制飞机飞行姿 态轨迹操作系统，包括飞行控制系统 飞行操纵系统。
APM飞控系统程序概述
在APM飞控系统中，采用的是两级PID控制方式，第一级是导航级，第二级是控制级，导航级的计算集中在medium_loop( ) 和fastloop( )的update_current_flight_mode( )函数中，控制级集中在fastloop( )的stabilize( )函数中。
导航级PID控制就是要解决飞机如何以预定空速飞行在预定高度的问题，以及如何转弯飞往目标问题，通过算法给出飞机需要的俯仰角、油门和横滚角，然后交给控制级进行控制解算。
控制级的任务就是依据需要的俯仰角、油门、横滚角，结合飞机当前的姿态解算出合适的舵机控制量，使飞机保持预定的俯仰角，横滚角和方向角。
最后通过舵机控制级set_servos_4( )将控制量转换成具体的pwm信号量输出给舵机。
值得一提的是，油门的控制量是在导航级确定的。
控制级中不对油门控制量进行解算，而直接交给舵机控制级。
而对于方向舵的控制，导航级并不给出方向舵量的解算，而是由控制级直接解算方向舵控制量，然后再交给舵机控制级。
以下，我剔除了APM飞控系统的细枝末节，仅仅将飞控系统的重要语句展现，只浅显易懂地说明APM飞控系统的核心工作原理。
一，如何让飞机保持预定高度和空速飞行要想让飞机在预定高度飞行，飞控必须控制好飞机的升降舵和油门，因此，首先介绍固定翼升降舵和油门的控制，固定翼的升降舵和油门控制方式主要有两种：一种是高度控制油门，空速控制升降舵方式。
实际飞行存在四种情况，第一种情况是飞机飞行过程中，如果高度低于目标高度，飞控就会控制油门加大，从而导致空速加大，然后才导致拉升降舵，飞机爬升；第二种情况与第一种情况相反；第三种情况是飞机在目标高度，但是空速高于目标空速，这种情况飞控会直接拉升降舵，使飞机爬升，降低空速，但是，高度增加了，飞控又会减小油门，导致空速降低，空速低于目标空速后，飞控推升降舵，导致飞机降低高度。
这种控制方式的好处是，飞机始终以空速为第一因素来进行控制，因此保证了飞行的安全，特别是当发动机熄火等异常情况发生时，使飞机能继续保持安全，直到高度降低到地面。
飞行控制系统设计
飞行控制系统设计飞行控制系统是保障飞机正常飞行的核心系统。
它通过感知环境、收集数据、分析信息，并采取相应的控制措施，确保飞机在各种飞行阶段和飞行任务中保持安全、平稳和可靠。
本文将从飞行控制系统的组成部分、设计原则和优化策略等方面来讨论飞行控制系统的设计。
一、飞行控制系统的组成部分飞行控制系统主要包括飞行引导、航向控制、姿态控制和自动驾驶等几个主要功能模块。
1. 飞行引导：飞行引导是飞行控制系统的基础部分，负责获取飞机的位置、速度、姿态等基本信息，并根据这些数据提供相应的引导指令，保证飞机在指定的航线上飞行。
2. 航向控制：航向控制是确保飞机在水平面上维持所需的航向的功能。
它通过调整飞机的方向舵和副翼等控制面，实现对飞机航向的控制。
3. 姿态控制：姿态控制是确保飞机在各种飞行动作中能够保持合适的姿态，如升降、俯仰和滚转等。
它通过调整飞机的副翼、方向舵和升降舵等控制面，实现对飞机姿态的控制。
4. 自动驾驶：自动驾驶是飞行控制系统的高级功能之一，它能够根据设定的飞行计划和任务要求，实现自主导航、自主飞行和自主着陆等操作。
自动驾驶的实现需要依赖精密的惯性导航系统、电子航图以及先进的控制算法。
二、飞行控制系统设计原则在设计飞行控制系统时，需要考虑以下几个原则：1. 安全可靠性原则：飞行控制系统是飞机的核心系统，设计时必须确保其安全性和可靠性。
系统需要具备故障检测与容错能力，能够在出现故障时及时切换到备用控制模式，保证飞机飞行的安全。
2. 稳定性原则：飞行控制系统设计应保证飞机在各种飞行阶段和飞行任务中保持稳定。
系统需要具备良好的控制性能，能够对飞机的姿态和航向进行精确的控制，确保飞机飞行平稳。
3. 灵活性原则：飞行控制系统应具备一定的灵活性，能够适应不同飞行任务的需求。
系统需要具备可调节参数和可编程控制算法等功能，能够在不同的飞行条件下进行自适应控制。
4. 性能优化原则：飞行控制系统的设计需要尽可能优化系统的性能。
飞机操纵系统的组成
飞机操纵系统的组成
飞机操纵系统由主操纵系统和辅助操纵系统组成。
主操纵系统主要用于控制飞机的升降舵、副翼和方向舵，而辅助操纵系统则包括调整片、襟翼、减速板、可调安定面和机翼变后掠角操纵机构等，用于控制飞机的运动状态。
主操纵系统通过驾驶杆和脚蹬来控制飞机的升降舵、副翼和方向舵的操纵机构，以控制飞机的飞行轨迹和姿态。
中央操纵机构由驾驶杆和脚蹬组成，通过传动装置直接偏转舵面，传递操纵信号。
辅助操纵系统则包括调整片、襟翼、减速板、可调安定面和机翼变后掠角操纵机构等。
这些机构仅靠驾驶员选择相应开关、手柄位置，通过电信号接通电动机或液压作动筒来完成操作。
此外，机械操纵系统还包括驾驶员通过机械传动装置直接偏转舵面的部分。
这种系统由两部分组成：位于驾驶舱内的中央操纵机构和构成中央操纵机构和舵面之间机械联系的传动装置。
飞机操纵系统的组成因飞机类型和设计而异，但上述部分是常见于现代飞机的操纵系统的重要组成部分。
随着技术的发展，一些新型的飞机还采用了电传操纵系统和主动控制技术等更先进的技术。
飞行管理计算机系统(二)
飞行管理计算机系统（二）引言概述：飞行管理计算机系统（FMCS）是一种集成的航空电子设备，用于飞机的飞行管理和控制。
它通过提供自动化的飞行指导、导航和性能计算等功能，提高了飞行的效率和安全性。
本文将介绍飞行管理计算机系统的五个主要方面，包括导航功能、性能计算、飞行计划管理、仪表显示和故障管理。
正文：一、导航功能：1. 提供精确的位置信息，包括经度、纬度和海拔高度。
2. 可以进行自动航路规划和路线优化。
3. 提供导航图显示和总体航行显示功能。
4. 支持雷达地图、电子地图和气象信息的显示。
5. 提供导航指引，如航向指示、航迹保持和垂直引导等。
二、性能计算：1. 将飞机的性能参数输入系统，如速度、高度和载荷等。
2. 根据这些参数计算最佳的爬升和下降速度。
3. 可以进行燃油消耗和剩余燃油计算。
4. 能够计算最佳的巡航高度和速度。
5. 提供性能优化建议，并进行实时更新。
三、飞行计划管理：1. 提供飞行计划的输入和修改功能。
2. 支持航路、航段和航路点的管理和编辑。
3. 可以进行飞行计划的性能分析和验证。
4. 提供飞行计划的实时监控和调整能力。
5. 提供备降机场和紧急情况下的替代航线计算和选择。
四、仪表显示：1. 显示飞机的关键参数，如空速、高度和航向。
2. 支持人工和自动驾驶仪的操作和显示。
3. 提供危险警告和警报的显示。
4. 可以显示附近的航空器和地形信息。
5. 支持航向和上升/下降角度的精确指示。
五、故障管理：1. 监控飞行系统的状态和性能。
2. 提供故障诊断和排除建议。
3. 支持系统故障的自动隔离和备份。
4. 可以进行故障历史记录和故障趋势分析。
5. 提供故障修复建议和计划。
总结：飞行管理计算机系统（FMCS）在飞机的飞行管理和控制中起到关键作用。
它具有导航功能、性能计算、飞行计划管理、仪表显示和故障管理等五个主要方面。
这些功能和特性提供了航空器的自动化和智能化，可以提高飞行的效率和安全性，减轻飞行员的工作负担，并提供及时准确的飞行信息和指引。
升降舵操控飞机的原理
升降舵操控飞机的原理升降舵是飞机上的一个重要部件，用于控制飞机的上升和下降。
它能够改变飞机机身的姿态，使得飞机可以上升或下降。
升降舵的操控原理是通过改变升降舵的位置，进而改变飞机的升降力。
飞机的升降力是由机翼产生的，通过改变升降舵的位置，可以改变机翼产生的升力分布，从而影响飞机的升降运动。
升降舵通常位于飞机的尾翼上，可以沿着飞机的纵轴旋转。
当升降舵旋转向上时，它会改变机翼产生的升力分布，增加机翼后缘的升力，从而使飞机产生向上的升力，使飞机上升；当升降舵旋转向下时，它会减小机翼后缘的升力，使飞机产生向下的升力，使飞机下降。
升降舵的操控通常是通过飞机的操纵杆或脚蹬来实现的。
当飞机的操纵杆向前推动时，升降舵会旋转向下；当操纵杆向后拉动时，升降舵会旋转向上。
这样，飞行员可以通过操纵杆的前后运动来控制飞机的上升和下降。
升降舵的操控还可以通过飞机自动驾驶系统来实现。
自动驾驶系统通过飞机的传感器感知飞机的姿态和飞行状态，并根据预设的飞行计划和飞行参数来控制升降舵的位置。
通过自动驾驶系统，飞机可以实现自动的升降控制，提供更加精准的飞行控制。
升降舵的操控还需要考虑飞机的平衡和稳定性。
在飞行中，飞机需要保持平衡，以保证飞行的安全。
升降舵的位置改变会影响飞机的平衡，因此需要根据飞机的设计和飞行参数来确定升降舵的合适位置，以保证飞机的平衡和稳定性。
升降舵的操控在飞机的起飞、飞行和降落等各个阶段都非常重要。
在起飞阶段，飞机需要通过控制升降舵的位置来改变飞机的升力，以实现起飞性能的要求。
在飞行阶段，飞机需要通过控制升降舵的位置来保持飞机的姿态和高度。
在降落阶段，飞机需要通过控制升降舵的位置来调整下降速度和着陆的角度，以实现安全的降落。
总之，升降舵是飞机上的一个重要控制部件，通过改变升降舵的位置来改变飞机的升降力，从而实现飞机的上升和下降。
升降舵的操控可以通过飞机的操纵杆、自动驾驶系统等方式进行。
升降舵的操控在飞机的起飞、飞行和降落等各个阶段都非常重要，能够保证飞机的安全和平稳飞行。
简述飞控系统的部件组成
简述飞控系统的部件组成飞控系统是指飞机上的一套系统，用于控制和管理飞机的飞行状态和操作。
飞控系统由多个部件组成，每个部件都有不同的功能和作用。
1. 飞行管理计算机（FMC）：飞行管理计算机是飞控系统的核心部件，负责控制飞机的航向、高度、速度等飞行参数。
它通过计算和控制飞机的推力、升降舵、副翼等控制面，来维持飞机在特定的航线上飞行。
2. 飞行控制计算机（FCC）：飞行控制计算机是飞控系统的另一个重要部件，负责控制飞机的姿态和稳定性。
它通过控制飞机的副翼、升降舵、方向舵等控制面，来调整飞机的姿态和保持飞机的稳定飞行。
3. 自动驾驶仪（AP）：自动驾驶仪是飞控系统中的一个重要组成部分，可以根据预设的航线和飞行参数自动驾驶飞机。
它可以控制飞机的航向、高度和速度，实现飞机的自动导航和自动操控。
4. 数据链路系统（DLS）：数据链路系统是飞控系统中的通信部件，通过无线电通信与地面站和其他飞机进行数据传输和交流。
它可以传输飞行计划、气象信息、导航数据等重要信息，提供飞行控制和管理的支持。
5. 传感器系统：传感器系统是飞控系统中的关键部件，用于感知和获取飞机的各种参数和状态。
常见的传感器包括惯性导航系统（INS）、GPS导航系统、空速计、高度计、姿态传感器等。
这些传感器可以实时监测飞机的位置、速度、姿态等信息，为飞行控制提供准确的数据支持。
6. 执行机构：执行机构是飞控系统中的执行部件，负责根据飞行控制计算机的指令来控制飞机的各种运动。
常见的执行机构包括发动机、舵面（副翼、升降舵、方向舵）和襟翼等。
这些执行机构可以根据飞行控制计算机的指令，调整飞机的推力、航向、姿态等参数。
7. 监控和故障诊断系统（CMS）：监控和故障诊断系统是飞控系统中的重要组成部分，用于监测飞机的各个系统和部件的工作状态，并及时报告和处理故障信息。
它可以实时监测飞机的各种传感器和执行机构，检测和诊断飞机的故障，提供故障诊断和维修指导。
总结起来，飞控系统的部件包括飞行管理计算机、飞行控制计算机、自动驾驶仪、数据链路系统、传感器系统、执行机构和监控和故障诊断系统。
飞行控制系统的组成
飞行控制系统的组成飞行控制系统是指用于控制飞机飞行的一系列设备和程序。
它是飞机的重要组成部分，直接影响着飞机的操纵性、稳定性和安全性。
飞行控制系统的主要组成包括飞行操纵系统、飞行指示系统、飞行保护系统和自动飞行控制系统。
一、飞行操纵系统飞行操纵系统是飞行控制系统的核心部分，用于操纵飞机的姿态和航向。
它包括操纵杆、脚蹬和相关的机械传动装置。
操纵杆通过机械传动装置将飞行员的操作转化为飞机的姿态变化，从而实现对飞机的操纵。
脚蹬主要用于控制飞机的航向。
飞行操纵系统的设计需要考虑飞行员的操作感受和操作精度，以及飞机的动力特性和气动特性。
二、飞行指示系统飞行指示系统用于向飞行员提供飞机的状态和参数信息，以帮助飞行员准确地掌握飞机的飞行情况。
飞行指示系统包括人机界面设备和显示设备。
人机界面设备包括仪表板、显示器和按钮等，用于向飞行员显示飞机的状态和参数，并接收飞行员的操作指令。
显示设备一般采用液晶显示屏或投影显示技术，能够实时显示飞机的速度、高度、姿态、航向等信息。
飞行指示系统的设计需要考虑信息的清晰度和可读性，以及对飞行员的操作需求和反馈。
三、飞行保护系统飞行保护系统用于提供飞机的保护和安全功能，防止飞机发生失控或危险情况。
飞行保护系统包括防护装置、警告系统和应急措施。
防护装置主要包括防止飞机过载的装置、防止飞机超速的装置和防止飞机失速的装置等，能够保护飞机免受过载、超速和失速等不安全飞行状态的影响。
警告系统主要用于向飞行员提供飞机的警告和提示信息，以帮助飞行员及时发现和解决飞机的异常情况。
应急措施主要包括自动驾驶和自动下降等功能，能够在紧急情况下自动控制飞机的飞行。
四、自动飞行控制系统自动飞行控制系统是飞行控制系统的高级形式，能够实现自动驾驶和飞行管理功能。
自动飞行控制系统主要包括飞行管理计算机、自动驾驶仪和导航系统等。
飞行管理计算机负责计算飞机的飞行参数和航路信息，并根据飞行员的指令进行飞行计划和航线管理。
自动飞行控制系统介绍
自动飞行控制系统介绍自动飞行控制系统是一种由计算机控制的系统，能够在飞行过程中自动控制飞机的飞行。
它使用一系列传感器和计算机算法来监控飞机的状态，并根据预先设定的参数和指令来控制飞机的航向、姿态、速度和高度等参数。
自动飞行控制系统具有提高飞行安全性、减少驾驶员工作负荷、提高飞行效率等优点，已经成为现代民航飞机的标配。
飞行管理系统是自动飞行控制系统的核心部分，它由飞行计算机、导航仪、航向仪、加速度仪等系统组件构成。
它通过获取飞机的位置、航向、速度、高度等信息，并根据预设的航线和飞行计划，计算出飞机应采取的飞行参数和指令。
飞行管理系统还可以根据空中交通管制和气象条件等变化，自动调整飞机的航线和高度，以保持安全和舒适的飞行状态。
电子持续应急系统是自动飞行控制系统的关键组成部分，它用来监控和检测系统或设备的故障，并采取相应的措施来解决问题。
例如，当飞机遇到重大故障或异常情况时，电子持续应急系统会发出警报，并通过自动调整飞机的姿态和航线来确保飞行安全。
电动副翼控制系统是一种用来控制飞机舵面的机械或电力装置。
它通过电动机或电动液压泵等驱动设备，实现对飞机副翼的精确控制。
电动副翼控制系统可以帮助飞机保持稳定的飞行姿态，在飞行过程中自动调整机翼的倾斜角度，以实现平稳的飞行。
自动飞行控制系统在实际飞行中发挥着重要的作用。
它可以减轻飞行员的工作负荷，使其能够更专注于监控飞行状态和处理突发情况。
它还可以增加飞行的安全性，通过计算机算法和传感器的准确性来减少人为误差，并及时做出针对飞机状态的调整。
自动飞行控制系统还可以提高飞行效率，通过优化飞机的航线和高度，减少飞机的燃料消耗和飞行时间。
总之，自动飞行控制系统是现代民航飞机的重要组成部分，它通过计算机控制和监控飞机的飞行状态，实现自动化的飞行控制。
它具有提高飞行安全性、减轻飞行员工作负荷、提高飞行效率等优点，已经成为现代民航飞机必备的装备。
随着科技的发展和创新，自动飞行控制系统将不断完善和提升，为飞行安全和效率带来更大的贡献。
3 飞行操纵系统
2.辅助操纵系统
扰流板 前/后缘襟翼 前缘缝翼 水平安定面 调整片（配平片）
与主操纵系统的区别：
主操纵系统必须给驾驶员以杆力和位移的感觉；辅助操纵
系统则没有，但必须知道它的位置。
主操纵系统在空气动力的作用下可恢复到原来平衡位置；
辅助操纵系统则不会。
第三章 飞行操纵系统
①扰流板
第三章 飞行操纵系统
扰流板的收放
第三章 飞行操纵系统
扰流板
A320
第三章 飞行操纵系统
②襟翼
对称地位于两边内侧机翼后缘的增升装置。
第三章 飞行操纵系统
前缘襟翼
第三章 飞行操纵系统
后缘襟翼
开裂式襟翼
后退式襟翼 后退式三开缝襟翼
第三章 飞行操纵系统
襟翼手柄卡槽用于防止手柄意外滑动。
第三章 飞行操纵系统
扰流板是铰链在机翼上表面的一种可活动翼板。扰流 板分为飞行扰流板和地面扰流板。扰流板只能向上升起 升起扰流板可使飞机的升力减小，阻力增加。 扰流板的功能是： （1）飞行扰流板可以辅助副翼横滚操纵；（单侧升起） （2）飞行扰流板对称升起，可使飞机空中减速； （3）飞机落地后，飞行和地面扰流板同时升起，可以增 大飞机阻力使飞机减速，提高刹车效能。 左滚转，左副翼上偏，右副翼下偏，左扰流板升起； 右滚转，右副翼上偏，左副翼下偏，右扰流板升起；
蹬右舵，方向舵右偏，产生右转力矩，飞机右转。
第三章 飞行操纵系统
③飞机的侧向操纵（滚转操纵）
副翼操纵期间，一侧副翼向上运动，另一侧副翼向下运动。
• 左压杆，左副翼上偏，
右副翼下偏，产生左横 滚力矩，飞机左滚转。
• 右压杆，右副翼上偏，
左副翼下偏，产生右横
国内外比较好的几款飞控系统介绍和性能配置
国内外几款比较好的飞控产品（1）零度智控的YS09飞控套件主要参数：开发板硬件资源介绍电源芯片LM2596-5，允许输入7~20V电压，为电路板提供稳定5V；LM2677，为舵机、接收机提供6V电压，统一供电。
中央处理器CPU ATMEL公司的AT91RM9200，工业级，主频200MHZ。
外部动态存储器1片SDRAM，HY57V641620E。
FLASH 1片512K的DATAFLASH；可扩充32M的FLASH，RC28F320J3C-125。
串口4个全双工串口，包含1个DBG口。
调试及下载接口一个标准10芯JTAG口。
FPGA ALTERA公司的CYCLONE系列EP1C3T100。
LED指示灯两个贴片LED，可由程序及FPGA代码控制点亮与熄灭。
GPS模块UBLOX的LEA-4S，支持4HZ刷新率。
压力计集成IMU 两个MS5534A气压传感器，数字SPI总线，精度0.1mba，可获得气压高度与空速。
Analog Devices公司新推出的3轴加速度计与3轴陀螺仪集成器件ADIS16355，IMU整体解决方案，消除正交误差。
电压转换芯片一片AD7998，8个独立通道，12位转换精度，TWI总线。
其它留有系统扩展接口，输出到舵机的信号全部由驱动芯片74LVC16245进行了隔离。
图13 YS09飞控正视图图14 YS09飞控后视图（2）北京普洛特无人飞行器科技有限公司的UP30/40飞控系统UP30性能参数：集成3轴MEMS加速度计、速率陀螺，GPS，空速传感器，及更高精度的全数字气压高度计供电范围扩展为4~26V，很多电动飞机的动力电可以直接给其供电体积相对UP20更小巧，仅为40X100X12mm3，重量26g外部接口和任务功能灵活且可以定制可内置3轴电子罗盘，支持3轴云台控制具备GPS/INS惯性导航功能，满足在丢星情况下返回起飞点舵机扩展到10~24个，分别可以执行飞行控制和其他任务支持国产低速通讯电台（最低波特率至1200bps），使得通讯距离更远、更可靠、误码率更低 2~6个10位AD，1路16位AD，充分满足任务数据采集需求大气数据探测能力，可以观测大气温压湿，以及风向风速具备UP20所具备的定时定距以及定点的航拍功能具备2路转速监测，特别适合于双发动机的无人机、无人飞艇的转速监测新的电气停车功能支持除了原来的磁电机发动机（如小松系列），还支持CDI点火的发动机（如3w等）支持全自动伞降；可连接超声波高度传感器实现全自动的滑跑降落，只需要在地面站上指定降落点与方向以及左右盘旋，飞控自动推算下滑航线。
航空科普飞行器控制系统的原理与应用
航空科普飞行器控制系统的原理与应用飞行器的控制系统是航空科技领域中至关重要的一个组成部分。
它通过引入现代电子技术和自动控制理论，实现了飞行器在空中飞行时的精准控制和稳定性。
本文将介绍航空科普飞行器控制系统的原理与应用。
1. 飞行器控制系统的原理飞行器控制系统的原理主要包括传感器、执行器和控制器三部分。
传感器负责感知飞行器的状态，如位置、速度、方向等；执行器负责根据控制器发出的指令进行动作，如改变舵面、引擎推力等；控制器则是系统的核心部分，负责识别飞行器当前状态并制定相应的控制策略。
在传统的飞行器控制系统中，控制器通常采用经典的PID控制器，即比例-积分-微分控制器。
PID控制器通过不断地调节输出信号，使得飞行器能够在飞行中保持稳定。
然而，随着飞行器的发展和技术的进步，越来越多的先进控制方法被引入到飞行器控制系统中，如模糊控制、神经网络控制等。
2. 飞行器控制系统的应用飞行器控制系统广泛应用于民用飞机、军用飞机、直升机、导弹、火箭等各类飞行器上。
在民用飞机上，控制系统能够保证飞机在整个飞行过程中的安全和稳定性，减少飞行员的负担，提高飞行效率。
在军用飞机上，控制系统更是扮演着至关重要的角色，保证了飞机在复杂环境下的作战效果。
除了飞行器本身，飞行器控制系统还广泛应用于飞行模拟器、航空器材测试设备等各种飞行器相关设备中。
通过模拟真实飞行过程，控制系统能够帮助飞行员进行飞行技能培训、飞行器设计验证等。
总结飞行器控制系统的原理和应用是航空科技领域中一个重要的研究方向。
掌握飞行器控制系统的工作原理，了解其在不同飞行器上的应用，对于提高飞行器的性能和安全性具有重要意义。
希望通过本文的介绍，读者能够对航空科普飞行器控制系统有更深入的了解。
【字数超出限制，删减字数】。
飞行控制系统的原理与优化
飞行控制系统的原理与优化飞行控制系统是现代飞机中极为重要的组成部分，可谓是飞机的“大脑”。
它不仅能够完成飞机的姿态控制和导航功能，还能够监控和修复系统故障。
其作用可谓是不可或缺的，在民航飞行中占据了巨大的地位。
本文将介绍飞行控制系统的基本原理和优化方法，以及其在航空运输业中的应用。
一、飞行控制系统的原理飞行控制系统是由自动飞行控制系统和飞行管理计算机系统两个主要部分组成的。
自动飞行控制系统是进行飞机运动和姿态航向控制的核心模块，而飞行管理计算机系统则是为飞行提供导航和飞行信息，向驾驶员提供必要的帮助和建议。
飞行控制系统的原理可简单概括为以下两个方面：1. 印证传感器：飞行控制系统中的传感器是用于监控飞机状态的。
多数飞机的主要传感器通常包括加速度计、压力计、陀螺仪、罗盘、气压传感器、空速传感器等等。
这些传感器或多或少地被用来捕获飞机状况，从而检测和纠正飞行的误差。
传感器是飞行控制系统的基础，如果它们不可靠或故障，那么整个系统就会崩溃。
2. 运用控制算法：为了使飞行控制系统更加智能化和实用化，现在的飞行控制系统广泛的运用了控制算法，其中最为常见的是反馈控制算法。
反馈控制算法是一种主动控制系统，通过对系统控制量的测量和与设定值进行比较，自动调整控制量的大小来实现控制目标。
由于算法的使用，现代飞行控制系统更加强悍，更加智能化，能够使飞机变得更加平稳和安全。
飞行控制系统的原理并非十分复杂，但其衍生的应用确有极大的专业性和技术性。
下面将介绍优化飞行控制系统的方法及其优势。
二、飞行控制系统的优化1. 时间响应和频率响应分析：时间响应是飞行控制系统的系统动态行为，描述了系统输入改变时系统内部稳态状态的变化过程。
频率响应是飞行控制系统对信号频率变化的反应特性。
频率响应分析是飞行控制系统设计中的重要工具，可以用于评估系统的稳定性和性能，并进行优化。
2. 控制器优化：控制器的设计十分重要，可用于调节飞行控制系统的性能。
飞行器设计的控制系统原理
飞行器设计的控制系统原理随着科技的发展，越来越多的人开始关注航空科技，其中飞行器的设计和制造是其研究领域之一。
在引擎设计、材料选择、飞行器外形设计等众多领域中，控制系统的设计尤为重要。
本文将简要介绍控制系统的原理以及其在飞行器设计中的作用。
一、控制系统的基本原理控制系统是一种包含多个组件的系统，用于对某些输出参数进行控制。
其基本原理是通过对输入信号进行处理和分析，控制输出信号以达到预先设定的目标值。
控制系统的核心是反馈机制，它们通过比较输出信号和目标值之间的误差来确定下一步的控制操作。
简单的控制系统包含三个主要组件：传感器、处理器和执行器。
传感器用于测量物理量，例如温度、速度和位置，处理器则用来处理传感器测量到的数据，执行器用于执行相应的命令。
二、控制系统在飞行器中的应用在飞行器中，控制系统的设计必须综合考虑航空运行环境和馈源源的能量供应。
一般而言，在飞行器中包括以下四个控制组件：飞行控制、动力控制、制动控制和辅助控制。
1. 飞行控制飞行控制用于控制飞机的姿态、位置和速度。
对于姿态控制而言，飞机通过稳定系统控制方向舵、升降舵和副翼的位置来实现。
针对位置和速度控制，将有一个引擎电子控制装置用于控制飞机航路，以及一个推力调节器用于控制飞机的速度。
2. 动力控制在飞行器中，动力控制系统用于最大化引擎的输出功率，从而实现稳定的飞行。
这包括控制汽油和气流的进入量，使得引擎能够更有效地工作。
3. 制动控制制动控制系统的主要作用是在飞机停飞时缓慢地减速度。
在飞机着陆时，制动控制系统会通过给定的高度来降低飞机的速度，以及控制制动力的强度。
4. 辅助控制辅助控制系统用于实现机翼、襟翼和缝翼的操作。
这些控制装置用于控制飞行器的升力、下降速度以及飞行方向。
三、控制系统的发展趋势随着航空技术的不断发展，控制系统的设计也在不断地革新和创新。
例如，新型飞行器采用无线电控制技术、人工智能控制和自主飞行技术，以优化对飞行器的控制和监督。
飞机系统知识点总结
飞机系统知识点总结飞机是由许多复杂的系统组成的，这些系统相互配合，确保飞机的安全和性能。
本文将对飞机系统的各个方面进行总结，包括飞行控制系统、动力系统、舱内系统和通信系统等。
通过本文的阅读，读者可以对飞机系统有一个全面的了解。
一、飞行控制系统飞行控制系统是飞机的关键系统之一，它包括飞行操纵系统、飞行辅助系统和自动驾驶系统。
1. 飞行操纵系统飞行操纵系统包括操纵杆、脚蹬、副翼、升降舵和方向舵等部件。
通过这些部件，飞行员可以控制飞机的姿态、航向和俯仰。
飞机的操纵系统通常由液压系统或者电动系统驱动，确保飞机操纵的精准和灵活。
2. 飞行辅助系统飞行辅助系统是为了提高飞机的操纵性能而设计的系统。
比如说，阻尼器系统可以减小飞机的振动，减少飞机受到外部环境的影响。
此外，气动弹性补偿系统可以改善飞机的飞行品质，使得飞行更为平稳。
3. 自动驾驶系统自动驾驶系统是现代飞机的一大特色，它可以帮助飞行员更轻松地控制飞机。
自动驾驶系统可以自动调整飞机的姿态、航向和速度，减轻飞行员的负担，提高飞行的安全性。
二、动力系统动力系统是飞机的心脏，负责提供飞机的动力和推进力。
飞机的动力系统通常由发动机和推进系统组成。
1. 发动机发动机是飞机的动力来源，它可以根据不同的原理分为涡轮喷气发动机和螺旋桨发动机。
涡轮喷气发动机是现代喷气式飞机最常用的发动机，它通过燃烧燃料产生高温高压的气流，驱动涡轮产生推进力。
螺旋桨发动机则是一种传统的发动机，通过旋转螺旋桨产生推进力。
2. 推进系统推进系统包括发动机的引擎控制系统、涡轮喷气发动机的涡轮增压系统和螺旋桨发动机的传动系统。
这些系统可以有效地将发动机产生的动力传递到飞机的推进装置上，保证飞机的动力输出。
三、舱内系统舱内系统是为了提供乘客舒适和飞行员工作环境而设计的系统，它包括气压控制系统、空调系统和供氧系统等。
1. 气压控制系统在飞行高度较高的情况下，大气压会急剧下降，可能导致乘客和机组人员出现高原反应。
固定翼飞行器控制原理
固定翼飞行器控制原理
纵向控制主要是控制飞行器的升力和速度，通过控制飞机的舵面来实现。
在纵向控制中，主要控制面有升降舵、副翼和推力。
升降舵主要用于控制飞机的升降运动，当驾驶员向前推动控制柄时，升降舵扰动空气流动，改变飞行器的大气动力学特性，从而使得飞机俯冲并加速。
当驾驶员向后拉动控制柄时，升降舵反扰动空气流动，使得飞机爬升并减速。
副翼主要用于控制飞机的滚转运动，当驾驶员向左或向右转动控制柄时，副翼产生升力不对称，引起飞行器绕着纵轴的旋转。
这种旋转使得飞机的行进方向发生变化。
推力控制主要通过改变发动机的功率和推力来实现飞行器的加速和减速。
驾驶员通过油门控制杆来控制发动机的油门，从而控制飞机的速度。
横向控制主要用来控制飞机的横风阻力和空气动力学特性，以保持飞机的稳定和方向。
在横向控制中，主要的控制面有方向舵和副翼。
方向舵主要用于控制飞机的偏航运动，当飞机遇到侧向风或其他偏航力矩时，方向舵可以产生偏移力矩，使飞机绕垂直轴旋转，以保持飞机的方向稳定。
副翼在横向控制中起到辅助的作用，主要是根据飞机的横向运动情况来调整飞机的飞行姿态和姿态稳定性。
航向控制主要用于控制飞机的航向和方向，主要控制面包括方向舵和副翼。
方向舵会通过产生一个偏离力矩来实现方向的控制，副翼则会通过调整飞机的侧滑角来控制航向的稳定性。
此外，固定翼飞行器的控制还需要依靠飞行器的惯性导航系统、自动驾驶系统和遥控装置等来提供飞行器的导航信息和精确的数据输入。
总之，固定翼飞行器的控制原理是通过操纵飞行器的控制面，调整飞机的姿态、速度和方向来实现飞行动作的控制，从而实现飞行器稳定性和飞行方向的控制。
升降飞机_精品文档
升降飞机引言：升降飞机（elevator）是飞机上的一个重要控制装置，用于控制飞机在垂直方向上的升降运动。
它是飞机的三个主要操纵面之一，与方向舵和副翼共同协调，确保飞机的稳定性和飞行安全。
本文将介绍升降飞机的结构、工作原理以及与飞行中的配合等内容。
一、结构：升降飞机通常由升降舵和与之相连的控制系统组成。
升降舵位于飞机尾部的垂直平尾面上，通过控制系统与驾驶员的操纵杆或操纵轮相连。
1.1 升降舵升降舵是一个可动的飞行控制面，用来改变飞机在垂直方向上的迎角，从而实现上升或下降的运动。
升降舵通常由铝合金、复合材料等制成，具有较强的刚度和轻质化特点。
1.2 控制系统控制系统是将驾驶员的操纵输入转化为升降舵的运动的装置，通常由操纵杆、操纵拉杆、操纵链条等组成。
操纵杆和操纵轮位于飞机驾驶舱内，驾驶员通过操作操纵杆或操纵轮来控制飞机的升降运动。
二、工作原理：升降飞机通过改变升降舵的迎角来改变飞机的升降运动。
当驾驶员将操纵杆或操纵轮向前推动时，控制系统会传递操作信号给升降舵，导致升降舵向上倾斜，使得飞机的迎角增加，从而产生向上的升力，施加在飞机的机身上，使得飞机产生向上的升力。
相反，当驾驶员将操纵杆或操纵轮向后拉动时，控制系统会传递操作信号给升降舵，导致升降舵向下倾斜，使得飞机的迎角减小，从而减小飞机的升力，使得飞机产生向下的运动。
升降飞机的工作原理与飞机的其他控制面如副翼和方向舵相似，都是通过改变控制面的角度来改变飞机的姿态和运动状态。
三、升降飞机与飞行的配合：升降飞机在飞行中与其他控制面的配合十分重要，共同协调飞机的姿态和运动状态，确保飞机的稳定性和飞行安全。
3.1 与副翼的配合副翼用于控制飞机的滚转运动，和升降飞机配合使用可以实现飞机的平稳转弯和调整飞机的横向平衡。
当飞机需要转弯时，驾驶员同时操作副翼和升降飞机，通过改变升降舵的迎角和副翼的角度，达到调整飞机滚转角度和转弯半径的目的。
3.2 与方向舵的配合方向舵用于控制飞机的偏航运动，和升降飞机配合使用可以实现飞机的平稳转弯和维持飞机的方向稳定。
evtol飞机系统的组成
evtol飞机系统的组成以evtol飞机系统的组成为标题，本文将从以下几个方面介绍evtol 飞机的系统组成。
一、电动垂直起降系统evtol飞机采用电动垂直起降系统，包括电动旋翼/推力矢量控制系统、电动螺旋桨系统和电动推进器系统。
电动旋翼/推力矢量控制系统通过电动机驱动旋翼或推力矢量控制器产生升力和推力，实现垂直起降和悬停。
电动螺旋桨系统通过电动机驱动螺旋桨产生推力，实现飞行。
电动推进器系统通过电动机驱动推进器产生推力，提供前进推力。
二、能源存储系统evtol飞机的能源存储系统包括电池组和燃料电池。
电池组储存电能，为电动系统提供动力。
燃料电池通过氢气反应产生电能，为电动系统提供长时间的持续供电。
三、导航和控制系统evtol飞机的导航和控制系统包括全球定位系统、惯性导航系统、飞行控制计算机和飞行控制面板。
全球定位系统通过卫星信号确定飞机的位置和速度。
惯性导航系统通过加速度计和陀螺仪等传感器测量飞机的姿态和加速度。
飞行控制计算机根据导航和控制系统的信息进行飞行控制计算，控制飞机的姿态和航向。
飞行控制面板提供给飞行员进行飞行控制的接口。
四、飞行安全系统evtol飞机的飞行安全系统包括避障系统、自动驾驶系统和紧急救援系统。
避障系统通过激光雷达、摄像头和红外传感器等感知设备监测周围环境，避免与障碍物发生碰撞。
自动驾驶系统通过飞行控制计算机和导航系统的协同工作，实现自动起降、自动悬停和自动航行等功能。
紧急救援系统通过定位系统和通信设备，向地面救援人员发送飞机的位置和状态信息，以便及时进行救援。
五、载荷系统evtol飞机的载荷系统包括乘客舱、货舱和传感器舱。
乘客舱用于搭载乘客，提供舒适的乘坐空间。
货舱用于运输货物，满足物流需求。
传感器舱安装各种传感器设备，用于获取环境信息和执行特定任务。
六、通信系统evtol飞机的通信系统包括地空通信和空空通信。
地空通信通过地面基站和卫星通信系统与地面指挥中心进行通信，传输飞机的位置、姿态和状态等信息。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
飞机垂直速度控制系统
自控大作业
韩谨阳
2015300464
一、系统背景
升降速度（或称作垂直速度）控制系统是现代自动飞行控制系统的重要模式，系统将按照最优的（最省油）的升降速度自动控制飞机的爬升和下降。
在一些飞机上，已经将垂直速度控制系统作为纵向自动飞行控制系统的默认模式，改变了以俯仰角自动控制系统作为默认模式的传统。
从动力学来看，对垂直速度的控制，若在飞行速度或空速不变的条件下，实际上就是对纵向轨迹角或者航轨迹角的控制，而对鬼计较的控制是飞机驾驶的最终目标。
从这一意义上来说，垂直速度控制系统成为纵向自动飞行控制系统的重要工作模式是容易理解的。
但从固定翼飞机纵向运动的操作实质来说，只能通过改变俯仰角力矩来达到对垂直速度的是需要通过对俯仰角的控制来间接达到对纵向轨迹倾角控制的目的。
一次，垂直速度控制系统的核心是俯仰角控制系统，将以此作为内回路来建立垂直速度控制系统。
二、控制系统模型建立
飞机的垂直速度，实际指的是飞机重心相对于地面坐标e e
o z 轴方向的速度，但方向与e e o z 方向相反。
根据运动学方程，可以得到垂直速度的线性方程
000cos sin e v v ωγγγ=-- （1）
其中，0γ、0v 为飞机平衡时的航迹倾角和速度
在实际中常用高度作为变量并以标准海平面作为测量基准，
平衡状态时的高度为0H ∆，则（1）式表示为
H •∆000cos sin v v γγγ=--
（2）
如果平衡状态下0
γ
0H •
∆=0.
/57.3v γ∆ （3） 由于是通过俯仰角控制系统来控制垂直速度，因此余姚求出航迹倾角和俯仰角之间的关系
即
γ=θα∆-∆
（4）
将（4）式变换成传递函数形式
()()
1()()
s s s s γαθθ∆∆=-∆∆
在短周期运动的条件下，则有
()()()
[]/[
()()()
e e s s s s s s ααθθδδ∆∆∆=∆∆∆]
（5）
将（5）代入到（4）中，于是有
()
()
s s γθ∆∆=
2-Z ()
+（-Z ）
e
e
e
e
e e e q s M Z s M Z M Z M s M Z M δδαδδδαδδαα++-
（6）
由于在某些飞行状态下，式（6）很容易出现非最小相位系统，所谓化简系统：
()()
s s γθ∆∆Z （M Z ）
Z ()
M e
e
e
M s M Z α
δ
ααδδααδ
-≈
+-
（7）
式（7）在系统设计中，精度是足够的，并能保证是最小相位系统，将该式代入（3）中
00()
V
H =（）
()57.3
()
e e
Z M Z M Z s Z s M Z M ααδα
αδα
δα
αθδ•
--∆+-
（8）
根据式（8）就可以建立在俯仰角控制系统基础上的垂直速度控制系统了，而式（4）可用于建立数学仿真模型。
三、升降速度控制系统的设计
升降速度控制系统是由俯仰角系统作为回路的，垂直速度控制器将形成俯仰角指令并将其作为俯仰角控制系统的输入，进而对垂直速度实施控制。
同时根据负反馈的原则，需引入升降速度的反馈作为控制器生成俯仰角质量的必要信息。
垂直速度控制系统的方框图如图（1）
上述升降速度控制系统中为俯仰角控制系统的闭环传递函
数，且开环传递函数并不包含积分环节，将会场内在垂直速度的稳态误差。
所以垂直控制系统控制率的基本是由比例和积分环节所组成。
控
滤
下面假设高度为4000M，速度130m/s下飞机动力学和俯仰角控制系统模型。
在和时的闭环传递函数为
2
c
52.337（3s+0.6199)
=
（s+60207)（s+0.3948)（s 5.087s13.24)
θ
θ
∆
∆++
（9）
由前式得，此飞行状态下飞机俯仰角和根轨迹之间的关系
0.6199
=
s+60199
γ
θ
∆
∆
（10）
H0.6199 1.4079
=2.2712=
s+6.199s+0.6199
θ
∆
⨯
∆
（11）
垂直速度控制系统方框图如图所示：
当控制率结构确定后，就可以进行参数选择了，首先确定的
主要参数增益，然后再设计用于改善系统稳态进度的积分参数选
择，首先确定系统的主要参数增益.在比例积分控制中，
起主导作用，而则主要用于响应以改变稳定精度，因此在设计时，可
先假定为0，这样就可以
作为闭环特征根的单一变量绘制根轨
迹。
变化是的系统闭环特征根的根轨迹曲线如图（1）所示
图（1） 设计
时，应使得系统的主导复极点是欠阻尼的，这样有利于
的选择，并满足闭环极点中仍存在一对主导复极点。
如图（1）所示，当=0.936时，主导复极点的阻尼比0.601，
震荡模态是由复极点
=1.3897
决定的
为了设计
，需要对图（1）所示的系统的闭环特征方程进行变
换。
如图（1）所示闭环特征方程为
vsi
vs K 1+（K +
）0
s
G （12）
式中H/()c G s θ∆∆= ，其中
已知。
上式的两边同出因子
1+K ,vs G 得到 1+K 0(1)
vsi
vs G
K G =+
（13）
显然式（13）是以开环传递函数op vs G
G =
[(1G)]
s K + 、增益构成负反
馈系统的闭环特征方程，因此其闭环特征根是以其开环传递进行
绘制，显然满足式（12）、式（13）在变化时的根轨迹是一致的要
求。
传递函数为
op 273.6866
G =s （s+50115)(s+3.845)(s 2.729 5.157)
s ++
（14）
当
变化时，其闭环根轨迹如图（2）
图（2）
由于
将决定积分器工作时的性能，因此将主动复极点选择在
阻尼比为0.7处，此时=0.388
当=0.936，,在指令垂直速度为1m/s的阶跃控制系统的垂直速度响应下如图（3）
图（3）
俯仰角度变化响应如图（4）
图（4）
由图很明显可以得到，垂直速度进入2%误差带的调节时间大致为5s，这是基本可以接受的。