飞行器控制实验报告剖析
飞控实验报告
飞控实验报告飞控实验报告引言:飞控系统是无人机的核心组成部分,它通过控制飞行器的各个部件,实现飞行器的稳定飞行。
本次实验旨在研究飞控系统的性能和控制算法,并通过实际操作验证其效果。
一、实验目的本次实验的主要目的是:1. 了解飞控系统的基本原理和结构;2. 研究不同控制算法在飞控系统中的应用效果;3. 通过实际操控飞行器,验证飞控系统的稳定性和精确性。
二、实验装置和方法1. 实验装置:使用一台无人机和相应的飞控系统,包括传感器、处理器和执行器等。
2. 实验方法:通过遥控器操控无人机,在不同环境条件下进行飞行实验,并记录相关数据。
三、飞控系统的基本原理飞控系统由传感器、处理器和执行器等组成。
传感器负责采集飞行器的状态信息,例如姿态、加速度等;处理器根据传感器采集的数据进行计算和控制;执行器则根据处理器的指令,控制飞行器的各个部件,例如电机、舵机等。
四、控制算法的选择与应用在飞控系统中,常用的控制算法包括PID控制、模糊控制和自适应控制等。
不同的算法适用于不同的飞行任务和环境条件。
本次实验将比较不同控制算法在飞行器的稳定性和精确性方面的表现。
五、实验结果与分析在实验过程中,我们分别采用PID控制、模糊控制和自适应控制算法进行飞行控制,并记录了相关数据。
通过对比分析,发现PID控制算法在飞行器的稳定性方面表现较好,能够快速响应外部干扰;模糊控制算法在飞行器的精确性方面表现较好,能够更准确地控制飞行器的姿态;自适应控制算法则在复杂环境下表现较好,能够根据环境变化自动调整控制参数。
六、实验总结与展望通过本次实验,我们深入了解了飞控系统的基本原理和结构,并研究了不同控制算法在飞行器中的应用效果。
实验结果表明,不同算法在不同方面有各自的优势。
未来,我们可以进一步研究和改进飞控系统,提高其性能和适用范围。
结语:飞控系统是无人机的核心技术之一,对于无人机的稳定飞行和精确控制起着重要作用。
本次实验通过实际操作验证了不同控制算法的效果,并为进一步研究和改进飞控系统提供了基础。
飞行器控制实验报告
for(k=2:600)
ptr(:,k)=[ptr(1,1)-v_t*cos(alpha)*dt*k;ptr(2,1);ptr(3,1)+v_t*sin(alpha)*k*dt];
r(k-1)=sqrt((ptr(1,k-1)-pmr(1,k-1))^2+(ptr(2,k-1)-pmr(2,k-1))^2+(ptr(3,k-1)-pmr(3,k-1))^2);
0.3838 0.3214
0.4040 0.3351
0.4242 0.3486
0.4444 0.3617
0.4646 0.3746
0.4848 0.3873
0.5051 0.3996
0.5253 0.4118
0.5455 0.4236
0.5657 0.4353
0.5859 0.4467
0.6061 0.4579
if abs(imag(b))>0
b=0.0000001;
end
if abs(imag(dq))>0
dq=0.0000001;
end
q(k)=q(k-1)+dq;
o(k)=o(k-1)+K*dq;
a(k)=o(k)-q(k);
c1=r(k-1)*sin(b)/sin(a(k)+b);
c2=r(k-1)*sin(a(k))/sin(a(k)+b);
0.8687 0.5842
0.8889 0.5926
0.9091 0.6008
0.9293 0.6089
0.9495 0.6168
0.9697 0.6245
0.9899 0.6321
1.0101 0.6396
飞行器动力学与控制系统设计及性能分析
飞行器动力学与控制系统设计及性能分析随着科技的不断进步,飞机作为一种重要的交通工具和战争装备,其性能也越来越受到关注。
飞行器动力学与控制系统设计就是飞机性能提高的关键。
本文将从动力学和控制两个方面进行分析。
一、飞行器动力学飞机的动力学是指飞行器在空气中飞行时受到的各种力和运动。
力的作用方式可以通过牛顿第二定律来描述,而运动轨迹则可以由牛顿第一定律来描述。
在设计动力装置时,为了使飞行器既能飞的高又能飞的远,需要考虑一些基本动力学参数,如飞机的速度、空气密度、升力、阻力和推力等。
1. 飞行速度飞机的速度取决于空气密度、空气阻力和推力。
推力越大,速度就越快。
飞机燃料的消耗与速度成正比,因此设计时需要综合考虑燃料消耗和速度。
2. 空气密度空气密度取决于海拔高度和大气压强。
在海平面,空气密度最大,随着高度的增加,密度逐渐降低。
在海拔高度达到一定程度时,飞机的发动机就无法正常运转。
3. 升力和阻力升力是一种将飞机向上推的力,它是由于飞机翼面周围的气流被压缩而形成的。
阻力是一种对飞机前进方向的阻碍力,它是由于空气摩擦和飞机的形状造成的。
4. 推力推力是由飞机发动机产生的力,它可以抵消飞机飞行时的阻力,使飞机得以飞行。
推力的大小取决于发动机的性能和设计。
二、控制系统设计飞机的控制系统是指控制飞机方向和姿态的系统。
在飞行中,飞机需要随着空气流动方向和速度进行调整。
控制系统分为三个部分,包括飞机的气动外形设计、操纵系统设计和电气控制系统设计。
1. 气动外形设计气动外形是指飞机外形的气动特性,包括机翼、机身、机尾的形态和面积比例等。
气动设计的目标是在满足飞行性能要求的情况下最小化阻力和最大化升力。
2. 操纵系统设计操纵系统是飞机控制的核心,它是通过操纵杆、脚踏板、推拉杆等设计来实现飞机的转向、倾斜和扭转等操作。
操纵系统设计要考虑响应效率、安全性和机动性等因素。
3. 电气控制系统电气控制系统是飞机控制系统中最重要的部分,可以通过电子系统控制飞机的转向、倾斜和扭转等操作。
飞行器自动控制系统设计与性能分析
飞行器自动控制系统设计与性能分析飞行器自动控制系统是飞行器的关键部件,它能够实现对飞行器的精确操控和稳定飞行。
在航空领域的发展中,自动控制系统的设计和性能分析一直是研究的重点和挑战。
本文将对飞行器自动控制系统的设计原理和性能分析进行详细介绍。
飞行器自动控制系统设计的基本原理是通过传感器采集飞行器的状态信息,并通过执行机构控制飞行器的各种动作,从而实现对飞行器的自动控制。
飞行器的状态信息主要包括位置、速度、姿态等参数,传感器可以通过惯性导航系统、全向视觉系统、GPS等技术进行采集。
执行机构包括舵面、发动机、电动机等,可以通过控制输出信号来实现对飞行器的控制。
在设计飞行器自动控制系统时,首先需要确定系统的控制目标和指标。
控制目标可以是飞行器的稳定性、动态性能、抗干扰性等方面的要求,指标可以通过设计特定的控制器来实现。
常用的控制器包括比例积分微分(PID)控制器,模糊控制器,自适应控制器等。
其中,PID控制器是最常用的一种,它通过调节比例、积分、微分三个参数来实现对系统的控制。
比例参数用于调节控制器的灵敏度,积分参数用于消除系统的静差,微分参数用于抑制系统的超调。
PID控制器可以根据系统的响应特性进行调整,以满足控制目标和指标。
在飞行器自动控制系统的性能分析中,常用的评价指标包括响应速度、稳态误差、超调量、稳定性等。
响应速度是指系统响应到达目标状态所需的时间,稳态误差是指系统在达到目标状态时与目标状态之间的偏差,超调量是指系统响应超过目标状态的最大偏差,稳定性是指系统在遭受干扰时能否保持稳定。
性能分析的方法可以通过数学模型和仿真实验来实现。
数学模型可以通过控制理论和系统动力学方程建立,包括线性模型和非线性模型。
仿真实验可以通过计算机软件,如MATLAB和Simulink来进行,通过调整控制参数,观察系统的响应特性,进行性能分析。
除了性能分析,飞行器自动控制系统的故障诊断和容错控制也是重要的研究方向。
故障诊断主要通过传感器的异常数据和系统的反馈信号进行,通过比对数据和信号的差异来判断是否存在故障,从而实现飞行器系统的安全性。
遥控飞行器操作实习总结
遥控飞行器操作实习总结我在遥控飞行器操作实习中收获颇丰。
通过实践操作遥控飞行器,我对其原理和技术有了更深入的了解,同时也锻炼了自己的操作技能。
在这篇文章中,我将分享我在实习中的体验和学到的知识,以及对遥控飞行器应用领域的展望。
1. 实习概述在实习期间,我加入了一个遥控飞行器操作团队。
团队成员由专业人士和实习生组成,每个人都有机会参与各种任务和项目。
我们通过模拟操作、实地训练和团队合作来提升自己的技能和能力。
2. 遥控飞行器基础知识在实习开始之前,我们接受了一系列关于遥控飞行器基础知识的培训。
我了解到遥控飞行器通常由机身、电池、电机、控制器、无线通信模块等组成。
控制器通过遥控器与飞行器进行通信和操控。
同时,了解了基本的飞行器操作原理,包括升力、姿态控制和飞行器的动力系统。
3. 操控技巧的培养在实际操作中,熟练掌握操控技巧是至关重要的。
我们从简单的操控开始,逐渐进阶到更高难度的任务。
我学会了如何稳定飞行器、调整姿态、进行转向和高度控制。
同时,我也学到了如何应对风向变化、避免碰撞和规避障碍物。
这些技巧需要不断的练习和实践才能够熟练掌握。
4. 安全注意事项在遥控飞行器操作实习中,安全至关重要。
我们接受了有关安全事项的培训,并严格遵守相关规定。
包括选择合适的飞行区域、避免飞行器失联、遵循航空规定和维护飞行器的安全等。
5. 遥控飞行器的应用领域遥控飞行器在日常生活和各行各业中的应用越来越广泛。
在农业领域,遥控飞行器可以用于农作物的巡视和施肥等;在航拍摄影领域,遥控飞行器可以为影视制作提供特殊的角度和拍摄效果;在物流领域,遥控飞行器也可以用于快递和货物运输等。
我对这些应用领域充满了兴趣,并希望未来能够在其中发展自己的事业。
总结:通过这次遥控飞行器操作实习,我不仅学到了操作技巧和相关知识,还培养了自我管理和团队合作的能力。
遥控飞行器行业正不断发展壮大,未来充满了机遇和挑战。
我对此充满了期待,并愿意继续学习和探索,为遥控飞行器的应用发展贡献自己的力量。
飞行器的稳定性与控制研究
飞行器的稳定性与控制研究在人类追求征服天空和探索宇宙的征程中,飞行器的稳定性与控制一直是至关重要的研究领域。
从早期的简单滑翔机到现代的高性能喷气式飞机、直升机以及复杂的航天器,对飞行器稳定性和控制的深入理解与不断创新,直接关系到飞行的安全、效率和性能的提升。
飞行器的稳定性,简单来说,就是指飞行器在飞行过程中保持原有状态或在受到外界干扰后能够恢复到原有状态的能力。
一个稳定的飞行器能够在各种环境条件和操作情况下,保持姿态、速度和高度的相对稳定,不会出现过度的摇晃、颠簸或失控的情况。
稳定性可以分为静稳定性和动稳定性。
静稳定性关注的是飞行器在受到瞬时干扰后,是否有回到原始平衡状态的趋势。
比如,当飞机受到一阵侧风干扰时,如果飞机自身具有静稳定性,它会产生一个自动恢复到原飞行方向的力或力矩。
动稳定性则更关注飞行器在受到干扰后,其运动状态随时间的变化情况,即是否能够逐渐收敛并最终回到稳定状态。
影响飞行器稳定性的因素众多。
首先是飞行器的外形设计。
例如,飞机的机翼形状、机身长度和比例等都会影响其空气动力学特性,从而对稳定性产生影响。
合适的机翼设计可以提供足够的升力和稳定性,而机身的流线型设计则有助于减少阻力和提高稳定性。
其次,飞行器的重心位置也是关键因素之一。
重心位置的变化会直接改变飞行器的力矩平衡,进而影响其稳定性。
此外,飞行器的质量分布、转动惯量等特性也会对稳定性产生重要影响。
控制系统在飞行器的稳定性中扮演着不可或缺的角色。
早期的飞行器控制主要依靠机械装置,如简单的操纵杆和连杆系统。
随着技术的发展,电子控制系统逐渐成为主流。
这些系统通过传感器感知飞行器的姿态、速度、高度等参数,并将这些信息传递给飞行控制计算机。
计算机根据预设的算法和控制逻辑,计算出所需的控制指令,然后通过执行机构(如舵面、发动机推力等)来调整飞行器的状态,以保持稳定或实现特定的飞行任务。
现代飞行器的控制系统通常采用反馈控制原理。
通过不断测量飞行器的实际状态与期望状态之间的偏差,并根据偏差产生相应的控制信号,使飞行器能够迅速准确地响应控制指令。
飞控实验报告
飞控实验报告引言:飞行控制系统,简称飞控,是无人机的核心组成部分之一。
它通过接收和处理来自传感器的数据,并根据预设算法将控制信号传递给电机和舵机,从而实现对飞行器的精确控制。
本文将探讨我们所进行的飞控实验,包括实验目的、原理、实验装置、实验过程和实验结果等。
实验目的:我们的实验旨在研究和验证不同飞控算法的控制性能和稳定性。
通过对控制信号的测试和分析,我们旨在找到效果最佳的控制算法,并提供改进控制系统的意见和建议。
实验原理:飞行器的飞行姿态被定义为其在三个轴向上的角度。
通过使用陀螺仪、加速度计和磁力计等传感器,飞控可以测量和计算飞行器的当前姿态。
通过比较当前姿态与期望姿态,飞控可以确定所需的控制指令,并通过控制电机和舵机来实现平衡和稳定的飞行。
实验装置:我们选择了一款较小型号的无人机作为实验对象。
该无人机配备了一套先进的飞控系统,包括传感器、控制算法和通信模块。
通过电脑和无线遥控器,我们可以实时监测和控制无人机的飞行状态。
实验过程:1. 飞行器校准:在进行实验之前,我们首先对飞行器进行校准,以确保传感器测量的数据准确无误。
2. 控制算法选择:我们选取了几种常见的飞控算法,并将它们分别加载到飞控系统中。
每个算法都会给出相应的控制指令,我们将通过实验来评估其飞行性能。
3. 飞行性能测试:我们对每个控制算法进行一系列的飞行测试,包括悬停、自稳和姿态调整等。
在每组测试之前,我们会记录飞控系统的初始设置并制定相应的测试计划。
实验结果:通过对实验数据的收集和分析,我们得出了如下结论:1. 不同的控制算法对飞行器的控制性能和稳定性产生了显著影响。
某些算法可能更适合特定场景和任务,而其他算法则在效果上优于它们。
2. 对于我们的实验对象而言,某一算法在悬停和自稳方面表现较好,而另一算法在姿态调整方面表现优秀。
3. 通过改变控制算法的参数和调整控制策略,我们可以进一步提高飞行器的控制性能和稳定性。
结论:飞控作为无人机的核心系统,对飞行器的控制和稳定起着至关重要的作用。
飞行控制仿真实验报告
飞行控制仿真实验报告 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】飞行控制仿真实验报告学号:姓名:专业:指导教师:2016年6月8日目录1.实验内容俯仰操纵实验要求控制俯仰角保持在10度,并记录飞机的状态数据,绘制俯仰角变化曲线、滚转角变化曲线、速度变化曲线、航向变化曲线以及飞机运动轨迹,完成试验后分析仿真结果。
同时,并分析俯仰角能够稳定的原因。
俯仰控制原理俯仰角是由升降舵控制的,升降舵偏角的变化会产生对应的俯仰力矩,俯仰力矩会产生相应的机体角速度。
正是因为机体角速度的存在,才会使得俯仰角发生变化,对于常规飞行器而言,一定的操作杆行程会稳定在一个确定的姿态角。
于是要想使得俯仰角能够稳定的住,那么最终要使得机体角速度为0才行,这就需要引入反馈的概念,由飞机的动力学方程可以看出,姿态角作为反馈信号,反馈给了机体角速度,这样就形成一个耦合回路,保证了俯仰角控制的稳定。
滚转操纵实验要求控制滚转角保持在30度,并记录飞机的状态数据,绘制俯仰角变化曲线、滚转角变化曲线、速度变化曲线、航向变化曲线以及飞机运动轨迹,完成试验后分析仿真结果。
同时,并分析滚转角能够稳定的原因。
滚转操纵原理滚转角的控制由副翼实现,同时方向舵偏角也会引起一定的滚转角,但是方向舵引起的滚转是较小的。
滚转通道和偏航通道是相互耦合的。
左右副翼不同极性的偏转会产生不同极性的滚转转矩,于是会产生不同极性的机体角速度。
正是由于机体角速度的存在,产生了对应的滚转角速度,最终引起了一定的滚转角。
如俯仰角一样,对于常规飞机而言,一定的副翼偏转角会使得滚转角稳定在一个确定的值。
同样,要想使得滚转角可以稳定的住,也需要将滚转角和滚转角速度反馈回机体角速度,通过形成一个闭环控制才能使得飞机的滚转角稳定住。
航向操纵实验要求控制航向角保持在100度,并记录飞机的状态数据,绘制俯仰角变化曲线、滚转角变化曲线、速度变化曲线、航向变化曲线以及飞机运动轨迹,完成试验后分析仿真结果。
飞行器控制与数据分析技术研究
飞行器控制与数据分析技术研究随着科技的迅速发展,飞行器技术也在不断的改进和创新。
其中,飞行器控制和数据分析技术是飞行器实现高效、安全、稳定飞行的重要保障。
本文将从基础理论、工程实践和未来发展三个方面,为大家介绍飞行器控制与数据分析技术的研究现状和未来趋势。
一、基础理论飞行器控制和数据分析技术的基础理论主要包括飞行器力学原理、控制原理和信号处理原理等方面。
其中,力学原理是控制技术的基础,通过对飞行器的运动规律、动力学和气动学进行研究,可以为飞行器控制提供理论基础。
控制原理则是为了通过控制飞行器的动力系统、姿态系统和位置系统等完成所需的飞行任务而研究的。
信号处理则是对飞行器采集到的各种传感器信号进行处理和分析,以便更好地掌握飞行器状态和性能。
二、工程实践飞行器控制和数据分析技术在实践中的应用非常广泛。
从早期的飞行器到现代航空和航天工程,这些技术都扮演了不可或缺的角色。
在飞行器的设计和制造中,控制和数据分析技术被广泛应用。
例如,通过采用自适应控制算法和优化控制算法,可以实现飞行器的高效稳定控制和导航。
此外,利用数据分析技术,可以对系统进行性能分析和异常检测,实现飞行器的智能控制和实时监测。
三、未来发展随着信息技术和控制技术的不断发展,飞行器控制和数据分析技术将继续得到进一步的提升和应用。
未来的发展趋势主要包括以下几个方面:1. 自适应控制技术将会得到更广泛的应用:自适应控制算法通过不断地调整控制参数,实现适应飞行器状态和外部环境变化,提高了飞行器的控制效率和稳定性,可预见其将会得到更广泛的应用。
2. 多传感器数据融合技术将得到发展:利用不同种类和不同位置的传感器,可以更加准确地检测和分析飞行器状态和性能。
未来,多传感器数据融合技术将得到更多的关注和应用。
3. 机器学习技术将得到更广泛的应用:机器学习技术在图像识别、语音识别和自然语言处理等方面已经得到了广泛应用,未来它可能同样被应用于飞行器的状态估计和控制策略优化等方面。
飞行器气动性能的实验研究与分析
飞行器气动性能的实验研究与分析在航空航天领域,飞行器的气动性能是决定其飞行性能、安全性和经济性的关键因素之一。
对飞行器气动性能的深入研究和准确分析,对于飞行器的设计、优化和改进具有极其重要的意义。
飞行器在飞行过程中,会与周围的气流相互作用,产生各种气动力和力矩。
这些气动力和力矩的大小、方向和分布直接影响着飞行器的飞行姿态、速度、高度和稳定性等重要性能指标。
因此,通过实验研究来获取飞行器在不同飞行条件下的气动性能数据,并对这些数据进行深入分析,是提高飞行器性能的重要手段。
在进行飞行器气动性能实验研究时,通常需要搭建专门的实验设备和测试系统。
风洞实验是最为常见和重要的一种实验手段。
风洞是一种能够模拟不同气流速度和流动状态的设备,通过将飞行器模型放入风洞中,并测量模型在不同气流条件下所受到的气动力和力矩,可以获取飞行器的气动性能数据。
在风洞实验中,模型的制作精度和相似性对于实验结果的准确性至关重要。
模型需要按照一定的比例缩小,并尽可能地保留原飞行器的外形特征和气动特性。
同时,模型的表面粗糙度、安装方式和测量传感器的布置等因素也会对实验结果产生影响,因此需要在实验前进行精心的设计和准备。
除了风洞实验,飞行试验也是获取飞行器气动性能数据的重要方法之一。
通过在实际飞行中对飞行器的各种参数进行测量和记录,可以获得最真实的气动性能数据。
然而,飞行试验的成本较高,风险较大,而且受到多种因素的限制,如天气条件、飞行空域和安全规定等。
在实验过程中,测量技术的选择和应用也是非常关键的。
常见的测量技术包括压力测量、速度测量、温度测量和力测量等。
压力测量可以通过在模型表面布置压力传感器来获取气流在模型表面的压力分布;速度测量可以采用激光测速仪、热线风速仪等设备来测量气流的速度;温度测量则可以用于研究气流的热力学特性;力测量则可以通过天平装置来测量飞行器模型所受到的气动力和力矩。
获取了实验数据后,接下来需要对这些数据进行深入的分析和处理。
无人机飞控实训报告总结
一、实训背景随着科技的不断发展,无人机技术在各个领域得到了广泛应用。
为了提高我国无人机技术的研发和应用水平,我们开展了无人机飞控实训。
本次实训旨在通过理论学习和实践操作,使学员掌握无人机飞控系统的基本原理、设计方法和实际操作技能。
二、实训内容1. 理论学习(1)无人机飞控系统概述:介绍了无人机飞控系统的组成、功能、工作原理及发展历程。
(2)飞控系统硬件:讲解了无人机飞控系统的硬件组成,包括传感器、执行器、处理器等。
(3)飞控系统软件:阐述了飞控系统软件的设计方法,包括姿态解算、导航控制、避障算法等。
(4)飞控系统调试与优化:介绍了飞控系统的调试方法,以及如何对系统进行优化。
2. 实践操作(1)凤凰模拟器练习:通过凤凰模拟器进行无人机飞控操作训练,熟悉无人机的基本操控技巧。
(2)MATLAB编程与调试:利用MATLAB进行无人机飞控程序编写与调试,掌握编程技巧和调试方法。
(3)全真飞行多旋翼无人机实践:在专业指导下,进行全真飞行多旋翼无人机操作,掌握飞行操控技巧。
(4)理论题库刷题:通过理论题库刷题,巩固所学知识,提高实际应用能力。
三、实训成果1. 学员掌握了无人机飞控系统的基本原理和设计方法。
2. 学员熟悉了无人机飞控系统的硬件和软件组成。
3. 学员具备了一定的编程和调试能力,能够独立完成无人机飞控程序的开发。
4. 学员掌握了无人机的基本操控技巧,能够在实际环境中进行飞行操作。
5. 学员提高了团队合作意识和沟通能力,为今后无人机研发和应用工作奠定了基础。
四、实训心得1. 理论与实践相结合:通过本次实训,我深刻体会到理论与实践相结合的重要性。
只有将所学知识应用于实践,才能真正提高自己的实际操作能力。
2. 团队合作:在实训过程中,我们分成小组进行合作,共同完成各项任务。
这使我认识到团队合作的重要性,也提高了自己的沟通能力和协作能力。
3. 不断学习:无人机技术发展迅速,我们要紧跟时代步伐,不断学习新知识、新技术,提高自己的综合素质。
飞行器认知实习报告
飞行器认知实习报告一、前言作为一名飞行器设计与工程专业的学生,我深知实践对于理论知识的巩固和运用的重要性。
此次飞行器认知实习,使我得以走进实验室,亲身接触到飞行器的各个组成部分,对飞行器的设计与制造有了更深入的了解。
通过实习,我收获颇丰,现将实习过程及心得体会总结如下。
二、实习内容实习期间,我主要参与了飞行器结构的认识、飞行器材料的了解以及飞行器制造工艺的学习等方面的工作。
1. 飞行器结构的认识在实习的第一周,导师带领我们参观了实验室,并对飞行器的结构进行了详细的介绍。
我了解到飞行器主要由机体结构、动力系统、控制系统、飞行控制系统、导航系统、电子设备等部分组成。
通过实地观察,我深刻认识到各个部分在飞行器中的重要地位,以及它们相互之间的协同作用。
2. 飞行器材料的了解在实习的第二周,我们学习了飞行器所采用的各种材料。
我了解到飞行器材料主要分为金属材料、复合材料和陶瓷材料三大类。
其中,复合材料在现代飞行器设计中应用广泛,因其具有高强度、轻质、耐腐蚀等特点。
实习过程中,我还亲手触摸了这些材料,感受到了它们的物理特性。
3. 飞行器制造工艺的学习在实习的第三周,我们学习了飞行器的制造工艺。
我了解到飞行器的制造分为设计、加工、装配和试验四个阶段。
其中,加工阶段是飞行器制造的关键环节。
实习过程中,我参观了加工车间,并亲眼见证了飞行器零部件的加工过程。
我对飞行器加工设备(如数控机床、激光切割机等)的工作原理和操作方法有了更深入的了解。
三、实习心得通过本次实习,我对飞行器的设计与制造有了更为全面的了解,认识到理论知识与实际操作的密切结合对于飞行器设计与工程专业学生的重要性。
同时,实习过程中,我也发现了自己在专业知识和实践能力方面的不足,今后我将更加努力地学习,不断提高自己的综合素质。
首先,实习使我认识到飞行器设计与工程专业是一个实践性很强的专业。
在今后的学习中,我将更加注重实践操作,努力提高自己的动手能力。
其次,实习让我明白了团队合作在飞行器设计与制造过程中的重要性。
飞行器控制系统稳定性研究与分析
飞行器控制系统稳定性研究与分析在现代航空工业中,飞行器控制系统是一个极其重要的组成部分,是保障飞行安全、顺利完成任务的重要保证。
飞行器控制系统稳定性研究和分析,是目前工程技术领域内备受关注的研究领域。
首先,我们需要了解什么是飞行器控制系统。
飞行器控制系统实质上是机电一体化系统,由多个部件组成,包括传感器、执行机构、控制器等。
其基本原理是通过传感器采集飞机状态信息,控制器通过算法计算输出控制命令,执行机构将命令转化为机械运动,从而实现对飞机运动轨迹的控制。
其次,我们需要了解飞行器控制系统稳定性的含义。
飞行器控制系统稳定性是系统在受到扰动时,恢复正常状态所需的时域、频域特性,即飞行器在任何操作阶段,只要受到外部干扰就能自动、快速地回到原来的运动状态。
这是飞行器控制系统重要的性能指标之一。
为了探究飞行器控制系统的稳定性研究,我们可以从以下几个方面进行分析:一、建立数学模型在飞行器控制系统稳定性研究中,建立数学模型是十分重要的一步。
数学模型可以帮助我们更加清晰地认识飞行器控制系统,发现其中存在的问题,并且优化改进控制策略。
一般使用传统的控制理论方法,如基于状态空间的控制理论方法,为飞行器控制系统建立数学模型。
二、控制系统稳定分析对于飞行器控制系统的稳定性分析,通常采取两种方法,即根轨道法和频域法。
根轨道法是指通过计算系统传递函数的极点和零点,分析控制系统的稳定性。
具体方法是先通过传递函数公式求出系统的传递函数,然后通过解方程求系统的极点和零点,最后根据极点位置判断控制系统的稳定性,以此来获取飞行器控制系统的稳定性特性参数。
频域法则是对控制系统的稳定性进行分析研究的一种重要方法。
频域法是指在系统的传递函数中,将输出与输入的波形进行比较,然后使用复数和频响图来分析系统的稳定性。
其主要内容包括了给定响应函数的估计、破解傅立叶级数、根据估计值计算幅度与相位、绘制幅度和相位角函数,并根据绘制的幅度和相位角函数图来判断控制系统的稳定性。
飞行器自动控制技术研究
飞行器自动控制技术研究第一章:引言飞行器自动控制技术是指通过计算机、传感器和执行器等设备,实现飞行器飞行方向、速度、高度、姿态等参数的自动控制。
作为现代航空技术的重要组成部分,它在飞行器的设计与开发中具有十分重要的作用。
本文将对飞行器自动控制技术进行详细的研究。
第二章:飞行器自动控制技术的基本原理飞行器的自动控制技术基于航空学、控制理论、计算机技术等多学科,并受到空气动力学、力学、电子学、材料学等诸多因素的影响。
其基本原理包括以下几点:1. 系统建模:利用数学和物理模型描述飞行器动态特性,包括飞行方向、速度、高度、姿态等参数,并且进行数据采集与预处理。
2. 控制设计:基于系统建模,建立目标函数和控制策略,设定控制器参数和模型参数等。
3. 控制实现:根据控制策略,利用计算机、传感器和执行器等设备对飞行器进行控制。
通过以上三个步骤,飞行器的自动控制就可以实现。
第三章:飞行器自动控制技术的关键技术飞行器自动控制技术中的关键技术包括:1. 飞行器自动控制系统的设计和实现:该系统包括传感器、执行器、计算机等各个组成部分的设计和实现。
2. 飞行器运动学、动力学和空气动力学等数学模型的建立:该模型是自动控制系统的基础,需要准确描述飞行器的运动状态方程和机构动力学关系。
3. 控制算法与控制策略:控制算法与控制策略需要根据飞行器的运动状态,进行动态优化和调整,以确保飞行器达到预定的飞行方向、速度和高度等目标。
4. 传感器技术:传感器是自动控制系统的关键部件,需要在恶劣环境下工作,能够准确地感知飞行器的飞行状态。
5. 控制执行器和作动器技术:作动器需要在飞行器高速运动状态下精准的响应控制指令,同时能够承受高温和高压等极端环境。
第四章:飞行器自动控制技术的应用飞行器自动控制技术广泛应用于现代航空领域中,涵盖了民用航空、军用航空、宇宙航天、无人机等众多的领域。
其中,无人机的自动控制技术更是快速发展。
无人机按照用途和应用可以分为多种类型,包括战斗型、侦察型、运输型、民用型、专业型等。
无人机飞控实训总结报告
一、实训背景随着无人机技术的飞速发展,无人机在军事、民用、科研等领域得到了广泛应用。
无人机飞控技术作为无人机系统的核心,对无人机的稳定性和安全性至关重要。
为了提高无人机飞控技术水平,我国高校纷纷开设无人机相关专业,并开展无人机飞控实训课程。
本报告将总结我在无人机飞控实训过程中的收获和体会。
二、实训内容1. 无人机飞控系统基本原理实训课程首先介绍了无人机飞控系统的基本原理,包括飞行控制、导航、通信、传感器等方面的知识。
通过学习,我对无人机飞控系统的组成、工作原理和功能有了全面的认识。
2. MATLAB编程与调试在实训过程中,我学习了MATLAB编程语言,掌握了无人机飞控算法的编程和调试方法。
通过编写程序,我熟悉了无人机飞控系统的数学模型和算法,提高了编程能力。
3. 凤凰模拟器操作凤凰模拟器是一款功能强大的无人机模拟软件,实训课程中,我学习了凤凰模拟器的操作方法。
通过模拟飞行,我对无人机飞行控制有了更直观的感受,提高了实际操作能力。
4. 全真飞行多旋翼无人机实践实训后期,我参加了全真飞行多旋翼无人机实践。
在老师的指导下,我掌握了无人机的起飞、降落、悬停等基本操作,并对无人机飞控系统进行了实际应用。
5. 理论题库刷题实训过程中,我还参加了理论题库刷题活动。
通过做题,我对无人机飞控理论知识进行了巩固,提高了应对实际问题的能力。
三、实训收获1. 提高了无人机飞控技术水平通过本次实训,我对无人机飞控系统的原理、算法和实际应用有了更深入的了解,提高了无人机飞控技术水平。
2. 增强了团队协作能力实训过程中,我与同学们相互学习、共同进步,增强了团队协作能力。
3. 丰富了实践经验通过全真飞行实践,我积累了丰富的无人机飞行经验,为今后的工作打下了基础。
4. 培养了创新意识实训过程中,我不断思考、尝试新的飞控方法,培养了创新意识。
四、实训体会1. 理论与实践相结合无人机飞控实训过程中,我深刻体会到理论与实践相结合的重要性。
飞行器的控制系统和稳定性分析
飞行器的控制系统和稳定性分析在现代工业中,飞行器已经成为了一种十分常见的交通运输工具。
无论是民用还是军用的飞行器都需要有一个高效的控制系统保证安全的起飞、飞行和降落,同时还需要具备良好的稳定性,以保证飞机能够稳定地飞行并保持稳定的姿态。
飞行器控制系统由多个子系统组成,包括飞行控制、引擎控制、通讯控制、导航控制等。
其中,飞行控制是最重要的控制子系统。
飞行控制系统主要由姿态控制、高度控制和航向控制三个部分构成。
飞行控制系统负责控制飞行器的几何参数,如航向、高度、速度、姿态等。
在飞行器起飞、飞行和降落过程中,控制系统需要不断地调整飞行器的几何参数,以保证飞机稳定地飞行并且按照预定的计划完成飞行任务。
姿态控制是飞行控制系统的核心部分,通常由陀螺仪和加速度计组成。
陀螺仪可以检测飞机的旋转运动,加速度计可以检测飞机的加速度,两者结合可以确定飞机的姿态。
常见的姿态控制有两种:PID控制和模型预测控制。
PID控制是一种基于比例、积分、微分的控制方法,通过不断地调整飞机的姿态来保证飞机的稳定性。
模型预测控制则是一种更加高级的控制方法,它可以利用飞行器动力学模型对飞行器进行预测,并不断调整姿态来保证飞行器的稳定性。
除了姿态控制之外,高度控制和航向控制也是非常重要的控制方法。
高度控制一般通过气压计或高度计来实现,可以控制飞机的飞行高度。
航向控制一般通过罗盘或GPS导航仪来实现,可以控制飞机的飞行方向。
这些控制方法通常与姿态控制相结合,共同构成完整的飞行控制系统。
在实际飞行中,飞行器的稳定性非常重要。
稳定性通常通过飞行器的动力学模型来分析。
飞行器的动力学模型可以分为线性模型和非线性模型两种。
线性模型通常用于简单的分析和控制,但不能完全反映飞行器的实际运动。
非线性模型则更加准确,可以反映飞行器的真实运动,但分析和控制都更加困难。
飞行器的稳定性分析可以通过极点分析来实现。
极点是指飞机动力学方程的特征方程根的位置,它们可以决定飞行器的运动稳定性。
四旋翼飞行器实验报告
四旋翼飞行器实验报告-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1实验报告课程名称:《机械原理课内实验》学生姓名:徐学腾学生学号: 1416010122所在学院:海洋信息工程学院专业:机械设计制造及其自动化报导教师:宫文峰2016年 6 月 26 日实验一四旋翼飞行器实验一、实验目的1.通过对四旋翼无人机结构的分析,了解四旋翼无人机的基本结构、工作的原理和传动控制系统;2. 练习采用手机控制终端来控制无人机飞行,并了解无人机飞行大赛的相关内容,及程序开发变为智能飞行无人机。
二、实验设备和工具1. Parrot公司AR.Drone2.0四旋翼飞行器一架;2. 苹果手机一部;3. 蓝牙数据传输设备一套。
4. 自备铅笔、橡皮、草稿纸。
三、实验内容1、了解四旋翼无人机的基本结构;2、了解四旋翼无人机的传动控制路线;3、掌握四旋翼无人机的飞行控制的基本操作;4、了解四旋翼无人机翻转动作的机理;5、能根据指令控制无人机完成特定操作。
四、实验步骤1、学生自行用IPHONE手机下载并安装AR.FreeFlight四旋翼飞行器控制软件。
2、检查飞行器结构是否完好无损;3、安装电沲并装好安全罩;4、连接WIFI,打开手机AR.FreeFlight软件,进入控制界面;5、软件启动,设备连通,即可飞行。
6、启动和停止由TAKE OFF 控制。
五、注意事项1.飞行器在同一时间只能由一部手机终端进行控制;2. 飞行之前,要检查螺旋浆处是否有障碍物干涉;3. 飞行之后禁止用手去接飞行器,以免螺旋浆损伤手部;4. 电量不足时,不可强制启动飞行;5. 翻转特技飞行时,要注意飞行器距地面高度大于4米以上;6. 飞行器不得触水;7. 飞行器最大续航时间10分钟。
六、实验相关问题1. 整理四旋翼飞行器的传动控制路线。
四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行的直接动力源,旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向,四个旋翼处于同一高度平面,且四个旋翼的结构和半径都相同,对角线方向上的旋翼旋转方向相同,相邻旋翼旋转方向相对,四个电机对称的安装在飞行器的支架端,支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。
航空航天工程中的飞行控制实验研究
航空航天工程中的飞行控制实验研究在航空航天工程领域,飞行控制是实现飞行任务的关键技术之一。
为了确保飞行安全和提升飞行性能,飞行控制实验研究成为航空航天工程中不可或缺的一部分。
本文将就航空航天工程中的飞行控制实验研究进行探讨。
一、飞行控制实验的重要性航空航天工程中,飞行控制实验是验证和改进飞行控制系统的重要手段。
通过实验研究,可以对控制系统进行全面的性能评估,以确保其在不同飞行环境和工况下的可靠性和稳定性。
同时,飞行控制实验还可以用于验证理论模型和仿真结果,提供准确的数据支持,为工程设计和改进提供参考。
二、飞行控制实验的内容1. 自动驾驶系统实验:自动驾驶系统是现代航空航天工程中的重要组成部分。
通过飞行控制实验,可以验证自动驾驶系统的各项功能和性能,包括导航、姿态控制、纵向飞行控制等。
同时,实验还可以考察自动驾驶系统在复杂环境下的适应能力和应对策略,提升系统的安全性和可靠性。
2. 飞行控制器性能实验:飞行控制器是飞行器上的重要组件,直接影响飞行器的稳定性和控制精度。
通过飞行控制器性能实验,可以评估控制器的动态响应、抗干扰能力以及控制精度等指标。
在实验中,可以考虑不同控制策略和参数配置,以寻求最优的飞行控制方案。
3. 飞行稳定性实验:飞行稳定性是飞行控制的基础,直接关系到飞行器的安全性和操纵性。
飞行稳定性实验可以通过飞行器自身的传感器获取相关数据,并进行分析和评估。
通过实验,可以验证飞行器的稳定性边界和敏感性,为控制系统设计和飞行操作提供参考。
三、飞行控制实验的方法与工具1. 飞行仿真实验:飞行仿真是飞行控制实验中常用的方法之一。
通过使用飞行仿真软件,可以搭建真实的飞行环境和控制系统模型,进行虚拟实验。
飞行仿真实验可以大大降低实验成本和飞行风险,同时具有重复性好和可控性强的特点。
2. 飞行试验平台:飞行试验平台是进行实际飞行控制实验的重要工具。
例如,使用试验飞机、无人机或航天器等作为实验平台,通过改装和安装相应控制系统,对飞行性能和控制效果进行测试和研究。
2023年本科飞行器控制与信息工程专业实习报告
2023年本科飞行器控制与信息工程专业实习报告飞行器控制与信息工程专业实习报告一、实习单位简介我所参加的实习单位是航空工业集团公司第一飞机设计研究院,该单位是我国领先的航空工程研究机构,有着较高的科技水平和实力,主要从事飞机及其部件、系统设计研究、试制、改装和航空研究以及相关领域的研究和开发工作。
该单位实验室设备齐全,技术专业强大,实习生能够亲自参与到各种研究工作中,全面提升自己的知识和技能水平。
二、实习时间和任务我于2020年5月至2020年8月在该实习单位进行了为期3个月的实习工作。
在实习期间,我主要参与了飞行器控制系统、通讯系统、数据处理系统、导航系统等方面的开发和测试工作,具体任务如下:1. 参与控制系统的设计和测试,包括控制算法的编写、硬件调试和模拟测试等;2. 参与通讯系统的开发和测试,包括协议设计、软硬件调试和性能测试等;3. 参与数据处理系统的开发和测试,包括算法设计、软硬件调试和数据验证等;4. 参与导航系统的开发和测试,包括卫星信号接收、定位算法设计和数据处理等。
三、实习心得1. 对于整个航空行业的认识更加深入在实习单位中,我通过与一线工程师的交流和互动,更加深入地认识了整个航空行业的发展现状和未来趋势。
在实践中,我了解了不同控制、数据处理和导航系统的设计原理和技术细节,也更加清晰地明白了这些技术在实际应用中的作用和重要性。
这样的实践让我对于未来的学习和工作方向有了更具体的规划和认知。
2. 提升了自身技术水平在实习过程中,我从一些一线工程师身上学到了很多宝贵的经验和技巧。
与此同时,我也通过实践项目培养了自己的实践能力和技术水平。
在控制算法、通讯协议、数据处理和导航算法等多个方面,我得到了充分的锻炼,通过实践项目的完成,也学会了与团队合作,管理时间等多种技能。
这对于提升自己的竞争力和实际应用能力都起到了巨大的作用。
3. 激发了将来从事研究工作的兴趣在整个实习过程中,我有机会接触到老师和一线工程师,了解到他们的研究和实践,也和团队成员一起完成了多个研究项目。
自动化航空器的飞行控制与稳定性分析
自动化航空器的飞行控制与稳定性分析1. 简介自动化航空器的飞行控制与稳定性分析是飞行器设计与研究领域中的一项重要课题。
随着科技的不断发展,自动化飞行器在航空领域的应用越来越广泛,因此对其飞行控制和稳定性的研究具有重要的实际意义。
2. 飞行控制系统自动化航空器的飞行控制系统包括传感器、执行器、数据处理单元以及控制算法等组成部分。
传感器用于获取环境信息、状态参数等数据,执行器则用于执行指令并调整飞行器姿态。
数据处理单元则负责采集、处理和分析数据,并根据算法控制执行器的工作。
控制算法则是飞行控制系统的核心,它基于传感器数据进行运算和判断,生成控制指令,使飞行器实现预定的飞行任务。
3. 飞行控制模型与稳定性分析在进行飞行控制与稳定性分析时,需要建立适当的数学模型来描述飞行器的动力学行为。
常用的模型包括飞行器的运动方程、姿态控制方程、飞行器的稳定导数等。
通过对这些模型的分析,可以得到飞行器的稳定性边界以及稳定性的判别准则。
这些信息对于设计飞行控制系统以及改进飞行器的稳定性具有重要的参考意义。
4. 飞行控制策略飞行控制策略是飞行器实现预定动作和姿态的关键。
常用的飞行控制策略包括PID控制、自适应控制、模糊控制、滑模控制等。
每种控制策略都有其独特的优点和适用场景,根据实际情况选择合适的控制策略对于飞行器的飞行控制非常重要。
5. 飞行器稳定性分析与仿真飞行器稳定性分析需要进行数值仿真,通过仿真可以定量评估飞行器飞行控制系统的性能,分析系统是否具有良好的稳定性和鲁棒性。
仿真还可以用于优化控制参数、验证控制策略以及测试新算法的有效性。
6. 实际应用与展望自动化航空器的飞行控制与稳定性分析在航空领域的实际应用越来越广泛。
它不仅应用于民用飞机、直升机和无人机等飞行器的设计和飞行控制,还应用于飞行器的飞行教学、飞行模拟器等方面。
随着自动化技术的不断进步,未来自动化飞行器的飞行控制与稳定性分析将会更加准确和高效。
总结:自动化航空器的飞行控制与稳定性分析是一个重要的研究课题,在航空领域具有重要的实际意义。
- 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)。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y飞行器制导与控制实验报告专业:自动化班级:学号:1120410333姓名:设计时间:2015/12/12上机实验1:使用四阶龙格库塔法求解微分方程sin()ω=+dyt b dx(1)先定义参数,ωb ,初值条件可以自己任取。
1. 源程序:function [x,y] = M1(fun,x0,xt,y0,PointNum) if nargin<4 | PointNum<=0 PointNum=100; endif nargin<3 y0=0; endy(1,:)=y0(:)';h=(xt-x0)/(PointNum-1); x=x0+[0:(PointNum)]'*h; for k=1:(PointNum)f1=h*feval(fun,x(k),y(k,:)); f1=f1(:)';f2=h*feval(fun,x(k)+h/2,y(k,:)); f2=f2(:)';f3=h*feval(fun,x(k)+h/2,y(k,:)); f3=f3(:)';f4=h*feval(fun,x(k)+h,y(k,:)); f4=f4(:)';y(k+1,:)=y(k,:)+(f1+2*(f2+f3)+f4)/6; end2、运行文件: x0=0; xt=2; Num=100;h=(xt-x0)/(Num-1); x=x0+[0:Num]*h; a=1;yt=1-exp(-a*x); fun=inline('-y+1','x','y'); y0=0;PointNum=100;[xr,yr]=M1(fun,x0,xt,y0,Num); M1_x=xr'M1_y=yr'plot(x,yt,'k',xr,yr,'r-') legend('jiexi','Runge-Kutta',2)3、实验结果:上机实验2:假设飞行器恒速率飞行,飞行器的动力学方程可简化为: 0=v (2) cos θθ=-y v a g(3)cos θψ-=v z v a(4)飞行器的运动学方程为: cos cos θψ=v x v(5) sin θ=y v (6)cos sin θψ=-v z v(7)初始条件000000,,,,,θψv v x y z 自己选取,,y z a a 为控制加速度,4040<<y z a g a g(8)选择合适的控制加速度变化规律,画出飞行轨迹。
代码如下:dt=0.01; %设置微小的时间量 vm=400; %导弹的速度 am=30;ae=pi/180; %角度转换倍数x(1)=0;y(1)=0;z(1)=0; %导弹的初始位置 pmr(:,1)=[x(1);y(1);z(1)]; %导弹位置信息矩阵 time=0; %初始化角度和时间信息 sm=vm*dt; %导弹微小时间内飞行距离 % ft=0.4*ae; % st=0.2*ae; % vm=vm+am*time; ft=0; st=0; for (k=2:500) time=time+dt; vm=vm+am*time;pmr(:,k)=[pmr(1,k-1)+vm*dt*cos(st)*cos(ft);pmr(2,k-1)+vm*dt*sin(st); pmr(3,k-1)-vm*dt*cos(st)*sin(ft)]; %目标位置信息的计算 st=(980-9.8*cos(st))/vm*dt+st; %侧滑角的变化 ft=(980/(-vm*cos(st)))*dt+ft; endplot3(pmr(1,:),pmr(2,:),pmr(3,:)); grid on ;实验图如下:上机实验3:从升降舵舵偏角到弹体俯仰角速率和法向加速度的传函分别为:()()()()325341214142ϑδ-+-==++++z s a s a a a a G s s s a a s a a a (9)()()()()251525342214142δ++-==++++y z n s a s a a s a a a a V G s s g s a a s a a a (10)加速度指令指令跟踪控制系统设计为如下图所示:其中,()(),g a G s G s 分别为陀螺与加速度计的传递函数,()(),d C s G s 为待设计的控制器,请设计合适的()(),d C s G s ,使系统能够跟踪输入指令,具有较好的性能。
系统性能指标及系统模型:实际系统模型如下1266.5472.73() 2.78106.6z s s G s ss s ϑδ--==++()() 2220.1290.12972.73() 2.78106.6y zn s s s G s s s s δ+-==++()() 系统性能指标设计内外环控制器,使控制系统达到预定的性能指标,上升时间小于0.2s ,剪切频率大于3rad/s ,幅值大于10dB ,相角裕度大于50°。
参数设计: 内环部分:其中认为G g (s )=1,则内环反馈通道中传递函数为G1,前向通道上传递函数为1,G g (s )采用比例控制器,根据计算和试凑可知,有以下结果:比例 G g (s )=1.82则开环Bode 图如下:此时相角裕度90.8°,剪切频率116rad/s 。
满足内环设计需求。
外环设计即设计C(s)的传递函数,根据内环设计完成后的传递函数,采用PID控制进行设计,其中传递函数如下:C(s)=20.039×(1+0.006s)(1+0.53s)s(0.071s+1)开环传递函数波特图如下:剪切频率大于3rad/s,幅值大于10dB,相角裕度大于50°,满足性能指标需求。
Simulink仿真图如图所示:仿真结果如下:由图可知,实验结果基本满足要求参数。
四、实验结果分析:实验设计采用比例控制器作为内环,通过计算和试凑可知,基本满足参数需求,之后设计外环设计,采用PID 控制器作为外环设计出的双环控制系统可以满足系统的性能指标要求,最终俯仰轴稳定控制系统剪切频率大于3rad/s ,幅值大于10dB ,相角裕度大于50°,上升时间小于0.2s ,符合要求。
仿真实验达到设计目标。
上机实验4:导弹的动力学和运动学方程同实验2,如式(2)(3)(4)(5)(6)(7)所示,目标的动力学方程为: 0=t v(11) cos θθ=-t t yt t v a g(12)cos θψ-=t t vt tz v a(13)目标的运动学方程为: cos cos θψ=t t t vt x v(14) sin θ=t t t y v (15)cos sin θψ=-t t t vt z v(16)比例导引律: ε=y a KVq (17) β=-z a KVq(18)其中,ε=q(19)arctanβ=-rrz q x (20)目标相对导弹的运动方程: =-r t x x x (21) =-r t y y y (22) =-r t z z z(23)其中, =-r t x x x (24) =-r t y y y (25)=-r t z z z(26)初始条件00000000000000,,,,,,,,,,,,,εβθψθψv t t vt t t t v x y z v x y z q q 自己设定,目标的运动情况自己假定,选择合适的比例导引系数,利用四阶龙格库塔求解出仿真结果,绘出导弹与目标的运动轨迹。
clear all; close all; clc dt=0.1;alpha=pi/6;v_t=0.42;s_t=v_t*dt; v_m=0.60;s_m=v_m*dt;x(1)=0;y(1)=0;z(1)=0; %导弹初始位置 pmr(:,1)=[x(1);y(1);z(1)]; ptr(:,1)=[25;5;7]; K=3; q(1)=0; o(1)=0; a(1)=0;for(k=2:600)ptr(:,k)=[ptr(1,1)-v_t*cos(alpha)*dt*k;ptr(2,1);ptr(3,1)+v_t*sin(alpha)*k*dt]; r(k-1)=sqrt((ptr(1,k-1)-pmr(1,k-1))^2+(ptr(2,k-1)-pmr(2,k-1))^2+(ptr(3,k-1)-pmr (3,k-1))^2);c=sqrt((ptr(1,k)-pmr(1,k-1))^2+(ptr(2,k)-pmr(2,k-1))^2+(ptr(3,k)-pmr(3,k-1))^2); b=acos((r(k-1)^2+s_t^2-c^2)/(2*r(k-1)*s_t)); dq=acos((r(k-1)^2-s_t^2+c^2)/(2*r(k-1)*c)); if abs(imag(b))>0 b=0.0000001; endif abs(imag(dq))>0dq=0.0000001;endq(k)=q(k-1)+dq;o(k)=o(k-1)+K*dq;a(k)=o(k)-q(k);c1=r(k-1)*sin(b)/sin(a(k)+b);c2=r(k-1)*sin(a(k))/sin(a(k)+b);c3=sqrt((c1-s_m)^2+(c2-s_t)^2+2*(c1-s_m)*(c2-s_t)*cos(a(k)+b)); dq=a(k)-acos(((c1-s_m)^2+c3^2-(c2-s_t)^2)/(2*(c1-s_m)*c3));if abs(imag(dq))>0dq=0.0000001;endq(k)=q(k-1)+dq;o(k)=o(k-1)+K*dq;a(k)=o(k)-q(k);c1=r(k-1)*sin(b)/sin(a(k)+b);c2=r(k-1)*sin(a(k))/sin(a(k)+b);c3=sqrt((c1-s_m)^2+(c2-s_t)^2+2*(c1-s_m)*(c2-s_t)*cos(a(k)+b)); dq=a(k)-acos(((c1-s_m)^2+c3^2-(c2-s_t)^2)/(2*(c1-s_m)*c3));if abs(imag(dq))>0dq=0.0000001;endq(k)=q(k-1)+dq;o(k)=o(k-1)+K*dq;a(k)=o(k)-q(k);c1=r(k-1)*sin(b)/sin(a(k)+b);c2=r(k-1)*sin(a(k))/sin(a(k)+b);c3=sqrt((c1-s_m)^2+(c2-s_t)^2+2*(c1-s_m)*(c2-s_t)*cos(a(k)+b)); dq=a(k)-acos(((c1-s_m)^2+c3^2-(c2-s_t)^2)/(2*(c1-s_m)*c3));if abs(imag(dq))>0dq=0.0000001;endq(k)=q(k-1)+dq;o(k)=o(k-1)+K*dq;a(k)=o(k)-q(k);c1=r(k-1)*sin(b)/sin(a(k)+b);c2=r(k-1)*sin(a(k))/sin(a(k)+b);c3=sqrt((c1-s_m)^2+(c2-s_t)^2+2*(c1-s_m)*(c2-s_t)*cos(a(k)+b));dq=a(k)-acos(((c1-s_m)^2+c3^2-(c2-s_t)^2)/(2*(c1-s_m)*c3));if abs(imag(dq))>0dq=0.0000001;endq(k)=q(k-1)+dq;o(k)=o(k-1)+K*dq;a(k)=o(k)-q(k);c1=r(k-1)*sin(b)/sin(a(k)+b);c2=r(k-1)*sin(a(k))/sin(a(k)+b);c3=sqrt((c1-s_m)^2+(c2-s_t)^2+2*(c1-s_m)*(c2-s_t)*cos(a(k)+b));x1(k)=ptr(1,k-1)+c2/s_t*(ptr(1,k)-ptr(1,k-1));y1(k)=ptr(2,k-1)+c2/s_t*(ptr(2,k)-ptr(2,k-1));z1(k)=ptr(3,k-1)+c2/s_t*(ptr(3,k)-ptr(3,k-1));x(k)=pmr(1,k-1)+s_m/c1*(x1(k)-pmr(1,k-1));y(k)=pmr(2,k-1)+s_m/c1*(y1(k)-pmr(2,k-1));z(k)=pmr(3,k-1)+s_m/c1*(z1(k)-pmr(3,k-1));pmr(:,k)=[x(k);y(k);z(k)];r(k)=sqrt((ptr(1,k)-pmr(1,k))^2+(ptr(2,k)-pmr(2,k))^2+(ptr(3,k)-pmr(3,k))^2); if r(k)<0.06;break;end;endfigure(1);plot3(pmr(1,1:k),pmr(2,1:k),pmr(3,1:k),'k',ptr(1,:),ptr(2,:),ptr(3,:));axis([0 25 0 5 0 25]);grid on当K=3时仿真图像如下图所示:。