南航飞控复习题+问题详解

第一章

1．飞行控制系统的主要作用如何？

（1）实现飞机的自动飞行

①长距离飞行时解除驾驶员的疲劳，减轻驾驶员的工作负担；

②在一些坏的天气或复杂的环境下，驾驶员难于精确控制飞机的姿态和航迹，自

动飞行控制系统可以实现对飞机的精确控制；

③有一些飞行操纵任务，驾驶员难于完成，如进场着陆，采用自动飞行控制则可

以较好的完成这些任务。

（2）改善飞机的特性，实现所需要的飞行品质和飞行性能。

2．飞行控制系统主要由哪几部分组成，每部分主要作用是什么？

①飞机：被控对象。具体一个系统的被控物理参数可能是飞机某一个运动参数，

如俯仰角，高度或倾斜角等。被控的参量通常称为被控量。

②执行机构（又称舵机或舵回路）：接收控制指令，其输出跟踪控制指令的变化

并输出一定的能量，拖动舵面的偏转。

③反馈测量部件：它测量和感受飞机被控量的变化，并输出相应的电信号。不同

的被控量需采用不同的测量元件。

④综合比较部件：将测量的反馈信号与指令信号进行比较，产生相应的误差信号。

这种功能可以与控制器的功能组合在一起。

⑤控制器：依误差信号和系统的要求进行分析、判断，产生相应的控制指令。目

前，这种功能均用数字计算机来实现。

⑥指令生成部件：经这系统的输入指令信号，它通常是被控量的期望值。在上述

系统的组成中，除被控对象外的其它部件组合又称为控制装置，在飞行控制系

统中又常称为自动驾驶仪。

3．现代飞行控制系统分为哪三个回路，每个回路的作用如何?

①回路：主要的功能是实现对飞机性能的改善，如增加飞机的阻尼，增强飞机的

稳定性等，又常称其为增稳回路。

②外回路：主要完成自动驾驶功能，实现姿态角控制以及速度控制功能。

③导航回路（导引回路）：利用导航系统的数据，综合利用回路与外回路的功能

可实现飞机航迹的控制（包括水平航迹与垂直航迹）。

4．闭环负反馈控制的基本方法是什么？与开环控制比较，闭环控制的优缺点。

（1）闭环负反馈控制的基本原理“检测偏差，纠正偏差。”

（2）优缺点：闭环：控制精度高，结构复杂；

开环：控制精度低，结构简单。

5．什么是稳定性，系统动态响应特性主要用哪几个指标衡量，它们是如何定义的。系统的精度用什么指标评定。

（1）稳定性定义为：若一个系统原处于平衡状态，当其受到外界干扰时，偏离了原平衡状态，在外干扰消失后，在无限长时间，系统能自动恢复原平衡状态，则

称该系统是稳定的，否则是不稳定。

（2）为表示性能好坏，主要用以下几个参量描述：

①峰值时间t p：输出y(t)达到最大值y p的时间

②调节时间t s：输出y(t)达到稳态输出y(∞)的±5%误差带，但又不重新退出该误

差带的时间。

③超调量σ%：超调量定义为：σ%=（y p-y∞）/y∞×100%（式中y p为最大输出值）

一般说，t p、t s反映了过程的快速性，σ%反映了过程运动的平稳性。

（3）稳态误差是衡量系统稳态精度的重要指标。稳态误差=（期望的稳态值-实际的稳态值）

第二章

6．试画出单腔液压助力器的原理结构图，说明其工作过程。为什么该部件的稳态输入输出关系为比例环节。

（1）

（2）工作过程：当驾驶杆产生向右位移ΔW时，分油活门中的阀心相对壳体向右移动，高压油Ps进入分油活门，并通过出油口流入作动筒B腔，推动活塞向右移动，从

而带动舵面偏转。此时A腔液压油通过油路反回到分油活门腔体，并经过回油孔流

回油箱。当活塞向右移动时，带动分油活门壳体相对阀芯向右移动，从而将分油活

门的进油口及出油口重新堵死，活塞停止运动。

（3）输出与输入的关系：一定的杆位移对应了一定的作动筒活塞的位移，即一定的舵面偏转，输入驾驶杆与输出舵面偏转成比例。

7．试述液压副舵机的主要组成部分，并说明各组成部件的功能。看图说明液压副舵机的工作过程。为什么液压副舵机的稳态输出与输入关系为积分环节。

答：（1）1、电液伺服阀（电液信号转换装置）：电信号——〉液压流量信号（它将控制器来的电信号转换为一定功率的液压信号）

1〉力矩马达：电信号——〉机械位移

2〉液压放大器：机械位移——〉液压油流量的变化

2、作动筒（液压桶或油缸）：液压信号——〉机械信号能量输出机构。（它是舵

机的实力结构，主要由筒体和运动活塞组成，被拖动的负载与活塞相连） 3、反馈测量装置：将活塞的位移转换成电信号输出（它感受活塞的位移或速度

变化，转换成相应的电信号）。

(2) 工作过程：

如图所示，在没有控制信号时，两个控制线圈中的电流i1、i2大小相等，方向

相反，它们在磁路中所形成的磁通相互抵消，衔铁仍保持在中立位置。当有控

制信号时，i1≠i2所产生的控制磁通也不相等，譬如：①、④中磁通增大，②、

③中减小。所以①、④中的电磁通吸力增大，②、③中吸力减小，产生电磁力

矩，并使衔铁顺时针偏转角与控制信号成比例。当控制信号改变极性，衔铁反

时针偏转。使弹簧管产生弹性变形，形成一个与电磁力矩方向相反的力矩，当

弹簧变形力矩与电磁力矩平衡时，衔铁停止转动，并保持在相应的偏转角度上。

（3）当液压副舵机控制信号不等于零，阀芯就要有一个位移，高压油就会以一定的流量流入作动筒，作动筒活塞就要以一定的速度向某个方向移动，连接在活

塞杆上的舵面就会以一定速度连续偏转，而不会停住不动。当控制信号等于

零时，划阀阀芯回到中立平衡位置，阀芯凸肩将进油机出油口堵死，作动筒

的活塞方能停止不动，但此时活塞的位置（相当于舱面的偏转角）已不在初

始位置了。此过程可以看出舵面的输出是输入控制信号随时间t的积分。

8．试画出串联及并联复合舵机的原理结构图，说明三种工作状态的工作过程。

串联复合舵机三种工作状态的工作过程：