飞行控制系统大作业

飞行控制系统大作业

一、飞机纵向俯仰角与速度控制系统设计 某飞机的纵向线性小扰动方程为： l o n l o n x A x B u =+ 其中 状态[]T x u q h αθ

=∆∆∆∆∆，控制量[]T e T u δδ=∆∆

问题：

1、 分析飞机纵向动力学模态，求飞机的长周期与短周期阻尼与自然频率。

2、 对升降舵及油门单位阶跃输入下的飞机自然特性进行仿真，画出相应的状态曲线。

3、 采用短周期简化方法，求出传递函数()e q

G s δ∆∆。采用根轨迹方法设计飞机的

俯仰角控制系统，并进行仿真。

4、 基于长周期简化方法，求出传递函数()T u G s δ∆∆，设计飞机的速度控制系统，

并进行仿真。

5、 基于纵向线性模型（状态方程），分别对速度控制与俯仰角控制进行仿真。

假设作动器特性为

10

10

s +。 要求：给出相应的传递函数，画出相应的结构图根轨迹图及仿真曲线。

二、飞机侧向滚转角控制系统设计 某飞机的侧向线性小扰动方程为： l a t l a t x A x B u =+ 其中 状态[]T x p r βφψ=∆∆∆∆∆，控制量[]T a r u δδ=∆∆

问题：

1、 求出侧向运动方程的特征根，及对应的模态，求出荷兰滚模态的阻尼及自然频率。

2、 对副翼与方向舵单位阶跃输入下的自然特性进行仿真。

3、 采用简化方法，求出传递函数()a p G s δ∆∆。采用根轨迹方法设计飞机的滚转角

控制系统，并进行仿真。

4、设计飞机航向控制系统，并进行仿真。

5、设计飞机方向舵协调控制律，基于侧向线性模型（状态方程），进行航向控制系统的仿真。

假设作动器特性为

10

10

s

。

要求：给出相应的传递函数，画出相应的结构图根轨迹图及仿真曲线，提交word 打印稿。

1.数据文件在dataX.mat文件中，按照学号的最后一位选择相应的数据文件。

如学号最后一位为5，则选择data5.mat文件作为你设计的数据。

2.在matlab中输入load data5 则可将数据导入，

其中alon为纵向系统阵，blon为纵向控制输入阵

alat为侧向系统阵，blat为侧向控制输入阵

控制量的单位为deg，状态变量的单位为（deg，deg/s，m）

3、由状态方程求传递函数用ss2tf（）函数。

4、仿真可以用simulink搭建仿真图。

5、仿真的输入采用单位阶跃。

6、曲线要标注单位，用plot画，不能直接copy scope中的图。

例：

-

Root Locus

Real Axis

I m a g i n a r y A x i s

图2.2 俯仰角速率回路根轨迹

此时，选择阻尼0.7ξ=，得到0.4q K

=。角速率回路的单位阶跃响应曲线如图2.3所示。

t(s)

q (d e g /s )

图2.3 角速率回路单位阶跃响应曲线。