飞控系统与仿真

伺服作动分系统设计开发流程
伺服分系统测试与综合
• 1，集成测试综合环境一般由综合测试柜、飞行控制仿真计算机、FTI计算机、MBIT计算机、试验台几 部分组成。
• 2，伺服作动系统综合测试项目主要考核作动器与作动器控制器综合时的功能性能，主要包括伺服作动 系统试验前准备测试、功能性能测试、监控器测试、故障模态测试等内容。
段。飞行试验使评定飞行控制系统性能的最终阶段，飞行试验验证结果也具有权威性。 • 飞行试验通常在几架飞机上进行，每架飞机有专门的的测试目标。 • 飞行试验的目的是暴露与纠正系统、硬件、软件存在的设计问题和故障，优化控制率，评定电邮飞行
控制系统的飞机稳定性、操纵性、满足飞机飞行品质要求的程度，检查飞行控制系统的各种功能实现 及应用效果。考核飞机控制系统硬、软件在真是机载条件下工作的正确性与适应性，考察飞行控制系 统与飞机其他功能支架你的工作兼容性，完成对整个飞机控制系统的确认，并为进一步改进提供依据。
全机系统综合试验
• 2，机上地面试验 • 经过地面铁鸟台架综合试验之后，飞行控制系统应按照规定的技术要求装到飞机上，进行机上地面试
验。 • 机上地面试验一般分为三种：飞行控制系统性能校核试验，结构模态耦合试验，全机电磁干扰试验。
全机系统综合试验
• 3，飞行试验 • 经过系统综合试验，铁鸟综合试验和机上地面试验对飞行控制系统的验证与确认后，进入飞行试验阶
飞行控制系统研发与验证
现代飞机飞行控制系统工程学习总结
蔡壮
2020/02.29
飞控系统设计及验证概述
• 系统级设计包含：功能和性能设计（控制率设计），安全性和可 靠性设计（系统结构和余度管理设计），系统综合和验证任务。
• 分系统和部件级包含：飞行控制计算机（硬件）分系统，软件分 系统，伺服作动分系统，传感器分系统。
V模型软件开发模型示意图
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第八章
飞统研制过程中，飞行控制系统的综合与试验验证往往分为开环综合测试与闭环综合验证 两个阶段。其中系统开环综合测试时在实验室条件下，通过适配与调试，在电气上和机械上连接飞行 控制系统的全部产品，使其硬件与软件正常工作，正确地建立符合系统设计规范的系统开环技术状态。
数字电传飞行控制系统开发流程
第二章
电传飞行控制系统控制率设计
控制率设计包括对飞机进行建模和分析、确定设计准则、 飞行品质规范、进行控制率设计开发实现和验证等
飞机飞行动力学模型
• 设计飞行控制率时，首先必须详细了解飞机飞行动 力学特征，飞机飞行受扰响应特征，飞机操纵反应 特征，从而采取合理的设计方案，减少设计过程中 可能出现的问题。
• 飞行控制系统闭环综合试验验证则是根据系统需求与设计规范的要求，对系统开环/闭环的功能与性能 进行全面的考核与鉴定。综合两个阶段的工作一起成为系统台架试验通常在实验室常温条件下进行。
系统综合试验验证环境组成
• 围绕系统台架试验要求，基本的系统综合试验验证环境主要由以下设备和试验条件组成：综合测试设 备，软件开发与综合设备，飞行测试接口，转台，静动压模拟装置，角度给定装置，飞机与传感器仿 真设备，飞行模拟器，操纵系统台架，电源，液压源，常用通用设备等等。
飞控计算机开发流程图
第五章
伺服作动分系统
伺服作动系统是接收动力源的功率输入，根据飞行指令系统的 指令，分配系统的那个良对飞行器的气动舵面或其他操纵装置
进行控制为稳定和控制飞行器提供需要的力和力矩。
伺服作动器分类
• 1，按输入指令分为机械指令伺服作动器和电气指令伺服作动器。 • 2，按能源不同分为液压伺服作动器、机电伺服作动器、气动伺服作动器 • 3，按执行机构类型分为直线位移作动器和旋转位移作动器。
•谢谢！
有控制系统的飞机应达到设计良好的传统飞机所具备的品质要求
自动飞行控制系统的控制率设计规范
• 1，自动油门系统ATS设计规范 • 2，自动驾驶仪相关设计规范 • 3，自动着陆相关设计规范 • 4，飞行指引相关设计规范
第三章
余度技术概述
余度技术是提高任务系统可靠性与安全性的一种手段
• 硬件可靠性是指产品在规定的条件下完成规定功能的能力 • 软件可靠性是指在规定的条件下，规定的时间内，软件不影响系统故障的能力。软件可靠性不仅与软
• 飞机运动方程是对飞机运动规律的数学描述，建立 飞机运动方程也就是建立被控对象的数学模型。
人工飞控系统控制率设计规范
• 飞行品质和操纵品质是控制率设计与验证过程中经常遇到的两个术语，关注的是飞机的稳定性和操控 特性
• 飞机飞行品质包括了飞机的稳定性、操纵性、机动性、响应特性等，包含了操纵品质的内容。 • 带有电传飞行控制系统的飞机阶次很高也很复杂，驾驶员关心的主要是飞机对操纵的反应因此要求带
目录
• 1，飞控系统的发展史，定义组成及研发流程概述 • 2，电传飞行控制系统控制率设计 • 3，余度技术概述 • 4，飞行控制计算机分系统 • 5，伺服作动分系统 • 6，传感器分系统的组成与应用 • 7，飞控软件 • 8，飞控系统验证试验
第一章
飞控系统的发展史，定义组成及研发流程概述
飞控系统发展史
驾驶员再换评估与验证
• 驾驶员在环评估与验证也被称为飞行控制系统的人在回路试验，开展驾驶员在环评估与验证的主要工 具就是飞行模拟器
• 驾驶员在环评估与验证主要工作包含以下几个方面 • 1，电传飞行控制系统人机工程，包括控制形式方式一起有效性，显示形式，信息量的充分性和完整性 • 2，飞行品质的评定，由于系统飞行品质评定已经在飞模试验中进行，次试验重点检查真是操纵杆对飞
飞行控制系统综合
• 飞行控制系统综合旨在检查系统各个部件之间接口的正确性，匹配性以及综合性能，是在完成各个部 件验收测试及接口确认后，以循序渐进的方式将各产品和部件逐步介入系统台架试验环境中进行联试。 按综合对象和层级的不同，系统综合通常可以理解为部件级综合，系统级综合，流程级综合，功能级 综合，信息级综合，合同级综合等不同内容。包含了系统通电检查，模拟量信号测试，离散量信号测 试，BIT线路测试，伺服控制分系统综合，总线信号测试，EFCS测试等等。
飞控系统由以下主要部件和分系统构成： 作为人机接口的控制与显示装置、三维空 间定位和运动传感器、信息处理与控制计 算机、广义操纵面伺服作动系统、专用信 息传输链、能源介质以及飞机和其他功能 系统连接的接口装置。
飞控系统 的组成
整个飞行控制系统由控制与显示装置（驾 驶杆/盘、脚蹬、控制与显示面板等）、传 感器（飞机运动学和动力学传感器、大气 数据传感器等）、计算机（控制、制导与 管理计算机）、作动器和自检测装置等五 个分系统以及专用的信息传输链及其接口 装置构成
第六章
传感器分系统
传感器分系统功能及组成
• 1，飞行控制系统传感器分系统的功能是为飞行控制系统正常运行提供准确的指令信息和飞机运动变量 的反馈信息。
• 2，从功能上可划分为三类：驾驶员指令传感器、飞机运动变量（飞机状态）传感器、伺服作动系统用 的传感器
飞机运动传感器
飞机上安装用于测量飞机运动的传感器称作飞机运动传感器，主要用于敏感飞机的主要运动参量，包括飞 机角速度、加速度、位置、速度、姿态、航向角等参数。常见的运动传感器包括角速度传感器、加速度传 感器、由角速度传感器和加速度传感器组成的惯导系统，以及基于大气数据和惯性基准系统的软硬件一体 化冗余度设计技术的大气数据惯性基准系统。
行品质影响，另外包括系统典型故障情况下，飞机操纵性和安全性，极端操纵条件操纵形式及飞机响 应要求。 • 3，BIT功能和性能，包括操纵和显示方式，BIT工作时间和申报形式。
飞行模拟器
• 飞机工程模拟器大多数采用半物理模拟方法，即在飞行模拟器系统中部分采用数学模型，部分采用实 物部件和模拟装置，它是一个以仿真计算机为核心的数模呼和人机系统。
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飞控计算机的功能
• 飞控计算机主要功能是采集和综合各类型飞机控制相关传感器信息并进行数据表决和控制率计算，将 计算和表决得出的控制指令以电信号的形式送入作动器伺服系统从而控制飞机的运动。除此以外，飞 控计算机还完成飞控系统的自检测和余度管理任务，以及与外部系统的信号交联等功能。
件存在的差错有关，而且与系统输入和系统使用有关。 • 余度：用多余一种的独立手段（装置）完成给定功能或飞行操作的结构安排 • 余度技术：也成冗余技术，是容错技术之一。实际上是通过冗余资源来克服故障影响，以达到提高系
统可靠性及安全性的目的。冗余技术包括硬件冗余软件冗余和信息冗余三种技术。
第四章
飞行控制计算机分系统
1，以机械操纵系统为主体的经典飞行控制 系统
2，包含自动驾驶仪的功能应用的飞控系统
3，增强的机械操纵系统和扩展的自动飞行 控制功能的飞控系统
4，数字电传飞行控制系统和主动控制技术 应用的飞控系统
飞控系统 的定义
现代飞机飞行控制系统可以定义为：用于 稳定和控制飞机刚体运动，结构模态响应 以及飞机构型的功能系统。
大气数据传感器
当代的先进飞机，要求有更好的飞行品质和更高的安全性，驾驶员不仅需要关注飞机的高度、空速等基本 的位置和运动参数，还需要大气数据系统提供修正气压、马赫数、真空数、总温、静温、升降速度、总压、 静压、马赫数变化率和大气密度等参数。与大气数据系统交联的系统主要由飞行控制系统，导航系统，火 控系统，发动机控制系统，空中交通管制系统，飞行仪表显示系统及警告系统。
KINGSOFT
第七章
飞控系统软件
飞控系统软件功能定义
• 飞行控制系统软件属于嵌入式软件，以实现飞行控制系统功能为目标，驻留在北京控制计算机中运行， 随着系统需求增加，以及计算机硬件能力增长，飞行控制系统软件的功能也同步发展。用于完成飞行 控制律计算，飞行模式控制，余度管理和机内自检测等功能。
• 飞行模拟器由以下若干基本部分租场：仿真计算机，座舱，运动系统，视景显示，音响系统，任务控 制台。
全机系统综合试验
• 1，铁鸟综合试验 • 铁鸟综合试验是在飞行控制系统台架试验综合完成后，所开展的全机系统综合试验。铁鸟综合试验使
飞行控制系统在较为真实的综合环境中运行，验证飞行控制系统软硬件是否满足已确定的设计要求， 是电传飞机控制系统付诸飞行试验前一个郑飞的系统验证与确认过程。是决定所设计的系统能否装机 的重要基础。 • 开展铁鸟综合试验的设施和环境一般应包括铁鸟试验台架，模拟座舱，诗经系统，飞行仿真计算机， 舵面铰链力矩模拟系统，电源，液压源，试验监控记录系统，地面试验器。
飞控计算机典型模块组成
• 1，传感器信息采集模块负责采集来自驾驶员、大气数据、飞机姿态、舵面位置等各类传感器信息 • 2，处理器及其外围电路模块负责控制和管理指令的计算，主要包含处理器芯片、RAM存储器、ROM
存储器、NVM存储器、看门狗、中断控制器、IO控制逻辑等。 • 3、离散量输入/输出模块负责采集外部或向外部输出采用高低电平形式标识的控制命令或状态信号。 • 4，数字总线传输模块常见的数字总线包括1553B，429,422等形式 • 5，机载电源系统一般采用28V供电体制，而计算机内部存在各种不同电压与功率要求的用电模块