飞行控制系统学习资料
飞行学员知识点总结大全
飞行学员知识点总结大全飞行学员在学习飞行的过程中需要掌握大量的知识，涉及飞行器的结构、原理、操作、导航、气象学、机场管理等方面。
下面将详细总结飞行学员需要掌握的知识点，帮助飞行学员更好地进行学习和实践。
一、飞行器的结构和原理1. 飞机的结构：了解飞机的主要结构部件，包括机翼、机身、尾翼、起落架等，以及各部件的作用和功能。
2. 飞机的动力系统：掌握飞机的动力系统，包括发动机的种类、工作原理、功率输出和控制。
3. 飞机的操纵系统：了解飞机的操纵系统，包括操纵面的工作原理、操纵杆的作用、飞行操纵面的控制方式等。
4. 飞机的起飞和着陆系统：了解飞机的起飞和着陆系统，包括推进系统、减速系统、平衡系统等。
5. 飞机的舱室系统：了解飞机的舱室系统，包括座椅、安全设备、通信设备、空调系统等。
6. 飞机的结构强度：了解飞机的结构强度，包括受力分析、应力分布、载荷分析等。
7. 飞机的空气动力学：了解飞机在空气中运动的原理，包括升力、阻力、侧力等。
8. 飞机的飞行辅助系统：了解飞机的飞行辅助系统，包括自动驾驶系统、导航系统、飞行数据记录系统等。
二、飞行操作1. 飞行预检：了解飞行前的预检工作，包括飞机的检查和测试、起飞前的检查等。
2. 起飞程序：了解正常起飞的程序，包括推出、滑行、加速、起飞、爬升等。
3. 空中飞行：了解飞行的各个阶段，包括巡航、爬升、下降、盘旋等。
4. 机动飞行：了解飞机的各种机动飞行动作，包括升降转弯、滑行、滑跃等。
5. 着陆程序：了解正常着陆的程序，包括下降、进近、着陆、制动、滑行等。
6. 复杂气象条件下的飞行：了解在恶劣天气条件下的应对措施和飞行技巧。
7. 紧急情况下的飞行：了解在紧急情况下的应对措施和飞行技巧，包括引擎失效、失速、失火等。
8. 夜间飞行：了解在夜间的飞行程序和飞行技巧，包括灯光使用、导航等。
9. 无线电通信：了解飞行中的无线电通信程序和技巧，包括与空中交通管制的通信、与其他飞行器的通信等。
《飞行控制系统》课程实验(8学时)
《飞行控制系统》课程实验（8学时）一、目标通过本实验，学生能够掌握基本的飞行控制系统的结构，设计的方法，仿真验证方法及控制性能的分析，加深对课堂教学内容的理解。
二、环境在windows操作系统下，matlab/simulink下进行设计与开发。
三、内容（一）飞机纵向飞行控制系统的设计与仿真（4学时）1、飞机纵向自然特性的分析与仿真，包括短周期模态，长周期模态的分析，求解阻尼与自然频率，分析开环响应特性。
2、飞机俯仰角控制系统的设计；3、飞机速度控制系统的设计；4、飞机纵向运动的仿真与分析（二）飞机侧向飞行控制系统的设计与仿真（4学时）1、飞机纵向自然特性的分析与仿真，包括滚转模态，荷兰滚及螺旋模态的分析，求解阻尼与自然频率，分析开环响应特性。
2、飞机滚转角控制系统的设计；3、飞机航向控制系统的设计；4、飞机侧向航向协调控制仿真与分析四．要求1.在matlab下进行编程，系统设计与仿真；2.撰写实验报告，要求给出设计的参数，实验结果及曲线。
附录：（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： lon lon 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 qG 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 uG 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1010s +。
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： lat lat 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。
飞行器飞行控制系统的设计与实现
飞行器飞行控制系统的设计与实现飞行控制系统是飞行器中至关重要的部分，它负责控制和管理飞行器的飞行状态，确保飞行器稳定、安全地完成任务。
本文将介绍飞行器飞行控制系统的设计与实现，以及相关技术和方法。
一、飞行控制系统的设计原理飞行控制系统的设计原理主要包括三个方面：飞行器动力系统、传感器系统和执行器系统。
1. 飞行器动力系统：飞行控制系统需要根据飞行任务的要求，确定飞行器的动力系统。
通常，飞行器动力系统包括引擎、发动机或电力系统。
设计者需要根据飞行器的尺寸、负载和性能等因素，选择适合的动力系统。
2. 传感器系统：飞行器飞行控制系统需要通过传感器获取飞行器的状态信息，如姿态、位置、速度等。
传感器系统通常包括加速度计、陀螺仪、磁力计等传感器，用于测量和检测飞行器的姿态和运动状态。
3. 执行器系统：飞行控制系统需要根据传感器获取的信息，通过执行器控制并调整飞行器的姿态和航向等参数。
执行器系统通常包括舵面、扰流板、发动机喷口等执行器，用于改变飞行器的飞行姿态和轨迹。
二、飞行控制系统的实现方法1. PID控制方法：PID控制方法是一种经典的控制方法，通过调整比例、积分和微分三个参数，实现对飞行器的控制和稳定。
该方法广泛应用于飞行器的姿态控制和导航系统中。
2. 预测控制方法：预测控制方法是一种基于飞行器的模型和状态信息，预测未来状态并进行控制的方法。
该方法适用于对飞行器的轨迹和航线进行规划和控制。
3. 自适应控制方法：自适应控制方法是一种通过不断调整控制器参数，使其适应不同工况和环境的控制方法。
该方法能够提高飞行器的鲁棒性和适应性。
4. 模糊控制方法：模糊控制方法是一种基于模糊推理的控制方法，通过模糊化输入量、设定模糊规则和进行模糊推理，实现对飞行器的控制和稳定。
三、飞行控制系统的设计案例以一架四轴飞行器为例，介绍其飞行控制系统的设计与实现。
1. 动力系统：选择电动发动机和锂电池作为飞行器的动力系统。
电动发动机提供动力，锂电池提供电能。
无人飞行器系统概论+复习材料_全_
无人飞行器系统概论 复习材料1、无人机定义：无人机是无人驾驶飞行器简称。
是一种由动力驱动，机上无人 驾驶，具有自动控制能力的飞行器。
2、无人机系统定义：以无人机为主体，配有相关的分系统，能完成特定任务的 一组设备。
3、无人机系统组成： 无人机系统一般由以下部分组成 a）无人机平台 b）测控与信息传输分系统 c）飞行控制与导航系统 d）任务载荷 e）发射与回收系统 f）地面运输与保 障系统 4、无人机系统分类： 微型无人机；重量一般不超过 1kg 小型无人机：重量一般不超过 20kg，航程不超过 30km 近程无人机：航程能达到 100km 中程无人机：航程能达到 500km 中空长航时无人机： 航程超过 500km， 续航时间 20 小时以上， 飞行高度 5000 到 10000m 高空长航时无人机：航程达到 10000km，续航时间 20 小时以上，飞行高度达 到 15000m 5、无人飞行器种类包括固定翼无人机、垂直起降无人机、飞艇等。
6、美国无人机系列： MQ-1 捕食者/Predator RQ-2 先锋/Pioneer RQ-3 暗星/Dark Star RQ-4 全球鹰/Global Hawk RQ-5 猎人/Hunter RQ-7 影子/Shadow200 MQ-8B 火力侦察兵/Fire Scout MQ-9 死神/Predator B 7、无人机系统最适合做的事 长时间枯燥的事、核污染、化学污染、战场前沿侦察、极端恶劣天气下飞行 8、升力系数曲线翼型的升力系数随迎角变化而变化。
在失速迎角前，基本是线性变 化的。
当迎角超过失速迎角时，升力系数会突然减小。
这个现象称为失 速。
9、升力公式 1 L = ρυ 2 SC lα α 2 其中：L 是升力，ρ 是空气密度，υ 是空气速度，S 是有效机翼面积，C lα 是升力线斜率， α 是攻角10、马赫数：物体飞行的速度与所处环境气体音速的比值。
2024年航空电子与飞行控制培训资料
意识。
有效沟通技巧
掌握有效的沟通技巧， 提高与团队成员的沟通
效率。
分工协作能力
明确团队成员的分工和 协作方式，提高团队协
作能力。
解决团队冲突
学会处理团队中出现的 冲突和矛盾，维护团队
和谐氛围。
06
法律法规与标准要求解读
国际民航组织相关规定
1 2 3
国际民航公约及其附件
人工智能技术概述
介绍人工智能技术的基本原理、发展历程及在航空电子领域的应用前景。
航电系统中的人工智能技术
详细解析航电系统中常用的人工智能技术，如机器学习、深度学习等，并介绍其工作原理及在航电系统中的 应用方式。
人工智能技术应用案例
分享人工智能技术在航电系统中的实际应用案例，如飞行控制系统优化、故障诊断与预测等，并分析其对提 高飞行安全和运营效率的重要性。
研发流程优化
建议企业优化研发流程，加强项目管理和团队协 作，提高研发效率和质量，同时注重知识产权保 护和技术创新。
质量管理体系完善
建议企业加强质量管理体系建设，包括质量方针 、质量目标、质量控制、质量保证等方面，以确 保产品质量和可靠性满足客户需求和法规要求。
培训与人才培养
建议企业加强员工培训和人才培养工作，提高员 工的专业素质和管理能力，为企业发展提供有力 的人才保障。
、智能飞行控制等功能。
安全性考虑
在优化设计中始终注重安全性 原则，确保系统在各种情况下
均能保障飞行安全。
04
先进技术应用案例分享
自动驾驶辅助系统（Autopilot）
自动驾驶辅助系统概述
介绍自动驾驶辅助系统的基本原理、功能及在航空领域的 应用。
737-700学习笔记
Chapter 22 自动控制22－11 数字飞行控制系统（Digital Flight Control System）1、数字式飞行控制系统（DFCS）有如下功能：—自动驾驶：自动驾驶仪在以下飞行阶段控制飞机的姿态：爬升、巡航、下降、进近、复飞、拉平。
—飞行指引—高度警戒—速度配平：这一功能主要在起飞阶段起作用，且仅当自动驾驶未衔接时工作，飞行指引仪开，关均可。
—马赫配平：当飞机空速大于0.615马赫时，马赫配平功能控制升降舵上偏，以保持机头不俯。
不论自动驾驶或飞行指引衔接与否，该功能均有效。
2、自动驾驶可以有两种工作状态：指令（CMD）状态和驾驶盘操纵（CWS）状态。
CMD状态下：FCC计算A/P作动筒指令→动力控制组件（PCU）→控制副翼和升降舵。
CWS状态下：力传感器感受施加在驾驶杆上的操纵力→FCC指令→①驾驶仪作动筒→控制副翼和升降舵。
→②安定面配平电动作动筒→配平安定面。
3、倾斜CWS力传感器位于机长的驾驶杆的下方。
4、完成维护工作后，给DFCS系统上电的最佳步骤是：AFDS（自动驾驶飞行指引系统）MCP DC 1（2）→AFCS A（B）（自动飞行控制系统）FCC DC。
5、两个FCC将A/P警告信号送至机长、副驾驶的ASA及飞行数据获得组件，并且使红色A/P灯稳定的亮。
如果任何下面一种情况出现，便产生这一警告信号：—两个FCC工作不一致—DFCS在BITE状态—安定面配平警告出现且为FCC双通道进近，高度小于800英尺6、当DFCS从CMD方式转换到CWS方式时，MCP将CWS警告信号送到机长、副驾驶的ASA，使琥珀色A/P灯闪亮。
7、当以下情况出现时，MCP将A/P警告信号送到机长和副驾驶的ASA，使红色A/P 灯稳定的亮：—在地面，一个FCC上电测试失败—在A/P复飞时，FCC不能获得MCP高度—在A/P俯仰复飞阶段，MCP汇流条失效8、在双通道工作时，每个FCC必须使用相互隔离的电源。
飞行器控制与信息工程专业学什么
飞行器控制与信息工程专业学什么一、引言飞行器控制与信息工程专业是以飞行器控制理论和信息工程技术为基础，培养具备飞行器控制与信息系统设计、开发与维护的高级工程技术人才。
本文将详细介绍在飞行器控制与信息工程专业学习过程中需要掌握的知识和技能。
二、基础课程在飞行器控制与信息工程专业学习过程中，学生将学习一系列基础课程，为深入研究学科打下坚实基础。
其中包括：1.数学：学生需要学习高等数学、线性代数、概率论与数理统计等数学课程，为后续的控制理论和信息工程技术打下数学基础。
2.物理学：学习物理学课程，了解运动学、动力学、电磁学等物理原理，为飞行器控制理论提供基本知识。
3.电子技术基础：学生将学习电路原理、模拟电子技术和数字电子技术的基础知识，为日后开展飞行器控制与信息系统开发提供技术支持。
4.控制理论：学生将学习控制系统的基本原理、控制方法和控制器设计等知识，为飞行器控制系统的设计与优化打下基础。
5.信号与系统：学习信号与系统的基本概念、信号处理方法和系统分析技术，为飞行器信息工程中的信号处理与系统设计提供理论支持。
三、专业课程在基础课程的基础上，学生将进一步深入学习飞行器控制与信息工程专业的专业课程。
这些课程包括但不限于以下内容：1.飞行器动力学与控制：学生将学习飞行器动力学的基本原理，了解飞行器的建模与仿真、飞行控制系统设计和飞行器导航与制导技术等方面的知识。
2.飞行器遥感技术：学习利用航空遥感技术获取地球表面信息的原理和方法，包括航空遥感数据获取、处理与解译等。
3.通信原理与技术：学生将学习通信原理、信道编码与调制技术、通信网络与协议等课程，为飞行器信息传输与通信系统设计提供理论基础。
4.信息安全与加密技术：学生将学习信息安全的基本概念、密码学原理和加密技术，了解信息安全保障的方法和技术。
5.人工智能与机器学习：学生将学习人工智能和机器学习算法的基本原理和应用，为飞行器控制与信息工程中的智能决策与优化提供支持。
飞行控制系统功能介绍教案资料
飞行控制统功介系能绍飞行控制系统功能介绍目录一、综述 (1)二、飞控的相关系统说明 (1)1.飞控的基本子系统 (2)1.1航向控制系统 (2)速度控制系统........................................................................................................ 31.2高度控制系统1.3 (4)自动着陆系统........................................................................................................ 51.42.测试机飞控所需的子系统 (6)2.1GPS系统 (7)传感器、温湿度传感器系统2.2 (8)飞行器自动稳定控制系统2.3 (11)航向偏离控制系统2.4 (11)显示系统.2.5 (12)信号反馈控制系统2.6 (12)自动飞行控制系统2.7 (13)自动导航系统2.8 (14)3.测试机飞控所需扩充系统功能 (15)3.1自动避障系统 (15)语音播报系统3.2 (17)物联网系统3.3 (17)摄录系统3.4 (18)4.测试机飞控的其他功能 (18)4.1自动寻路控制系统 (18)自动跟踪系统4.2 (19)一键返航系统4.3 (19)双飞控系统4.4 (19)降落伞系统.......................................................................................................... 204.55.飞行控制系统的常用外设接口 (20)一、综述本设计调研依据飞行控制系统（以下简称“飞控”）功能进行的系统调研。
本飞行控制系统删减了翻滚、特技系统功能；以此对飞控系统的相关系统功能进行功能收集，由于本人的资料有一大部分是网络收集，会造成信息描述不准，还请大家见谅！。
飞行控制系统典型飞行控制系统工作原理.完整资料PPT
第2式为：滚转力矩方程；
此控制律适于小转弯状态。
但机上没有足够精度的无线电测距仪 。
q 0 0 M ( ) 0 具有比例控制律的系统没有自动配平功能，所以仍要求驾驶员利用调整片效应机构消除杆力实现配平。
另一方面，通过电气通道由杆力传感器产生电的指令信号，经指令模型形成满足操纵特性要求的电信号，与增稳系统的反馈信号综合后使舵面偏转
• 当飞机角速度信号测量后（以纵向为例）q经放大器、舵回路传递到舵面，使之
3保、证同飞时机用在副水翼平和面方内向盘舵旋稳―定向与心控力制有等航于个向惯偏性角力
此舵偏角引起舵面力矩，这个力矩显然是
这侧里向引 波入束清导洗引网系络统原理与目下的滑是波消束除由导转引q弯系引时统起的相稳的似态，阻值不，尼再（作力协介调矩绍转。（弯时的值）
重心位置 测量元件
放大计 算装置
－
放大器
－
舵机
反馈元件 舵回路
敏感元件
舵面
飞机
稳定回路
运动学 环节
控制回路
典型飞行控制系统的分类
• 阻尼器(damper) • 增稳系统(stability augmentation systems-SAS) • 控制增稳系统（control augmentation system-CAS) • 自动驾驶仪(Autopilot)
飞机结构特点及受空气动力影响情况
• 为满足大包线，及良好的飞行性能要求，飞机 设计时采用薄的翼型，小的展弦比和具有上反 效应的大后掠前缘的三角翼，这使横向静稳定L 导数
• 为减少阻力，而尽量减小机身的截面积，即机
身细长，机翼又薄，机载设备大部分都装到机
身I
动
上Z 使I质Y
惯量
量
飞行器控制技术课程简介
飞行器控制技术课程简介
飞行器控制技术是航空航天领域中的重要学科之一，它涉及到飞行器的设计、制造、测试和运行等方面。
本课程旨在为学生提供飞行器控制技术的基础知识和实践技能，使其能够在航空航天领域中发挥重要作用。
本课程主要包括以下内容：
一、飞行器控制系统的基础知识
飞行器控制系统是飞行器的核心部分，它包括飞行控制、导航、通信和数据处理等方面。
本课程将介绍飞行器控制系统的基本原理和组成部分，包括传感器、执行器、控制器和数据处理器等。
二、飞行器控制系统的设计和实现
本课程将介绍飞行器控制系统的设计和实现方法，包括控制系统的建模、仿真和实验验证等方面。
学生将学习如何使用MATLAB和Simulink等工具进行控制系统的设计和仿真，并通过实验验证控制系统的性能。
三、飞行器导航和自主飞行技术
本课程将介绍飞行器导航和自主飞行技术的基本原理和实现方法，包括GPS导航、惯性导航和视觉导航等方面。
学生将学习如何使用这些技术实现飞行器的自主飞行和导航。
四、飞行器控制系统的优化和故障诊断
本课程将介绍飞行器控制系统的优化和故障诊断方法，包括控制系统的参数优化、故障检测和诊断等方面。
学生将学习如何使用这些方法提高控制系统的性能和可靠性。
飞行器控制技术课程是航空航天领域中的重要学科之一，它涉及到飞行器的设计、制造、测试和运行等方面。
通过本课程的学习，学生将掌握飞行器控制系统的基础知识和实践技能，为其在航空航天领域中发挥重要作用打下坚实的基础。
飞行器的控制方法和技术
飞行器的控制方法和技术在飞行器的发展历程中，控制是一个非常重要的环节。
无论是民用飞机、军用战机，还是直升机、无人机等各种飞行器，都需要通过控制系统来实现飞行和操纵。
这些控制系统中运用了多种控制方法和技术，下面就对一些常见的控制方法和技术进行简要介绍。
一、PID控制技术PID控制技术是一种常见的控制方法，它的全称是比例-积分-微分控制技术，通过对被控对象进行实时的测量和反馈，调整控制参数，来保持被控对象的运动状态。
PID控制技术最大的优点是简单易懂，对于一些需要精密控制的系统，如飞行器、机器人等，都有广泛的应用。
在飞行器中，PID控制技术可以用于控制飞行器的姿态和高度等参数，保持飞行器的平衡状态，从而实现稳定的飞行。
例如，飞机的自动驾驶系统、直升机的稳定器以及无人机的高度控制系统，都可以运用PID控制技术来实现。
二、模糊控制技术模糊控制技术是一种基于模糊逻辑的控制方法，它可以针对复杂的控制问题，提供一种有效的解决方案。
在飞行器中，模糊控制技术可以用于控制飞行器的姿态、高度、速度等参数。
模糊控制技术对于飞行器的稳定性和鲁棒性有很好的保障，可以针对不同的控制要求进行定制化的优化。
三、神经网络控制技术神经网络控制技术是一种基于神经网络的智能控制方法，它能够模拟人类神经系统的学习和适应能力，通过学习已有的控制模型，并根据反馈信息进行调整，使控制系统能够适应不同的控制场景，并不断优化控制结果。
在飞行器中，神经网络控制技术可以用于控制飞行器的自主导航和自主控制。
例如，无人机的自主导航系统、飞机的自动驾驶系统等，都可以依靠神经网络控制技术实现智能化的控制。
四、遗传算法控制技术遗传算法控制技术是一种基于遗传算法的控制方法，它能够通过遗传算法的进化和优化过程，找到最优的控制参数组合，从而实现控制效果的最大化。
在飞行器中，遗传算法控制技术可以用于优化飞行器的控制模型。
例如，可以使用遗传算法寻找最优的控制参数组合，优化飞机的稳定性、速度、燃油消耗等多种因素，从而提高飞行器的性能和控制效果。
无人机工作系统实用技术课件：无人机飞控系统
飞控系统
数据处理
机载计算机负责整个无人机姿态的运算和判断，为飞机任 务系统提供高性能的计算机硬件资源和丰富的通信接口。
执行机构
伺服作动设备的作用是根据飞控计算机的指令，按规定的 静态和动态要求，通过对无人机各控制舵面和发动机节风 门的控制，实现对无人机的飞行控制。
（b）PIX飞控
02
PixHawk开源飞控的外观 与通信接口
接口
学习任务三 空速计与飞行模式的认知
知识目标
1.学习空速计的原理。 2.掌握空速计在固定翼无人机上的作用。 3.掌握空速计在固定翼上的安装方法。 4.了解固定翼无人机常用的飞行模式。
01
固定翼上的空速计
空速计
多旋翼无人机主要依靠多个旋翼带来的升力进行飞行，而固定翼依靠机翼带来的升力进行飞行，此升力由 当固定翼无人机运动时，与无人机相对的气流流过机翼上下表面导致的流速不一致产生的压力差形成。
常用的空速计一般由金属的空速管、硅胶的皮托管、空速计和相应的I2C数据线四部分组成。
空速计安装
在安装时，我们将空速传感器放入飞机中时，并安装皮托管套件。一般情况下，我们把空速管安装在机头 方向，需要将管子顶部穿过机头，使金属空速管伸出才可以完全接触到气流，并且要注意空速管侧面的孔没有 被堵塞，这些孔距离机头至少伸出1厘米。然后将硅胶的皮托管连接到空速传感器上，并在无人机内部固定好 ，不要弯折，以免影响管内气流流动。
舵机的组成
电动舵机主要是由外壳、电路板、驱动电机、减速器与位置检测元件所构成。
学习任务二 开源飞控的认知
知识目标
1.掌握什么是开源飞控。 2.掌握固件和硬件的区别。 3.掌握PixHawk飞控的接口含义。 4.自行了解更多的飞控。
飞行控制系统现代飞行控制技术
衡量飞机操纵性好坏的一个重要指标是杆 力灵敏度。控制增稳系统可以增加杆力灵 敏度，提高系统操纵性能。下面通过传递 函数进行分析。 略去高通环节与滤波环节，并令 k
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简化的俯仰控制增稳系统结构图
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杆力传感器 指令模型
说明：
控制增稳系统是在增稳系统基础上添加一 个杆力传感器和一个指令模型构成的，即 系统由机械通道、电气通道和增稳回路组 成。机械通道与电气通道并行。电气通道 相当于一个前馈通道，其作用是增大传递 系数，并使角加速度灵敏度满足驾驶员的 要求。
工作原理：
驾驶员的操纵信号一方面通过机械通道使 舵面偏转 m；另一方面，通过电气通道由 杆力传感器产生电的指令信号，经指令模 型形成满足操纵特性要求的电信号，与增 稳系统的反馈信号综合后使舵面偏转 M ， 总的舵面偏角为： e m M 电气指令信号的极性与机械通道来的操纵 信号同相，其值与杆力位移成正比。可见 电气指令信号使操纵量增强，因此控制增 稳系统又称控制增强系统。
k p s
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杆力传感器 指令模型
2、比例加积分控制律
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q y nz q Ky q Ky nz dt k k z k p M s Fy dt
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引入积分不仅是为了提高稳态精度，更重 要的是为了实现飞机自动配平。纵向力矩 不平衡时，舵机自动承担配平任务，无需 驾驶员干预，也就不存在杆力配平问题。 但要实现积分作用，舵机必须有较大的权 限，所以舵面权限较小的控制增稳系统只 能采用比例式控制律。
第一章 自动飞行控制系统概述2
1.1.4 光传飞行控制系统
CBL（光传控制）和FBL（光传飞行控制）在民用飞机上的应用和发展始于 1992年，1996年进入实际使用，例如，MD-87飞机上采用光纤传输的副翼调整 片控制系统（TBL）和雷神公司的比奇（Beech jet 400A）飞机上采用光传输 发动机控制系统（CBL）。
1.1.4 光传飞行控制系统
1.1 自动飞行控制系统的发展 1.1.2 从自动驾驶仪到自动飞行控制系统
这时，AFCS 的主要功能不再是角姿态的稳定和控制，而是航 迹选择和保持以及速度的自动控制。这时，方式控制板（Mode Control Panel，MCP）成为不可缺少的部件，飞行员通过方式 控制板选择自动飞行控制系统的工作方式，并设置一定的参数。
1.1.2 从自动驾驶仪到自动飞行控制系统
随着计算机技术和信息综合化技术的发展，数字式的AFCS开始 和飞行管理计算机系统（FMCS）结合工作。在飞行管理计算机 统一管理下的自动飞行控制系统和自动油门配合，实现对飞机 的自动控制和对发动机推力的自动控制。
1.1.2 从自动驾驶仪到自动飞行控制系统
1.1 自动飞行控制系统的发展 1.1.1 自动驾驶仪
自动驾驶仪中的测量元件（陀螺）从气动陀螺发展为电动陀螺。
自动驾驶仪中的伺服系统由过去的气动-液压式发展为全电动 式；由3个陀螺分别控制3个通道（俯仰、横滚、偏航）改用1 个或2个陀螺来控制飞机，并可完成爬高及自动保持高度等机 动飞行。有的轰炸机上的自动驾驶仪还与轰炸瞄准器连接起来， 以改善水平轰炸的定向瞄准精度。
1.1 自动飞行控制系统的发展 1.1.1 自动驾驶仪
自动驾驶仪中控制信号的处理与放大组件从机电放大器、磁放大 器发展为电子管、半导体、集成电路以及微处理器和数字化。
航空工程中的飞行控制系统资料
航空工程中的飞行控制系统资料在航空工程领域中，飞行控制系统是起着至关重要作用的关键性组成部分。
它负责监控飞行器的状态，以及对其进行控制和调整，确保飞行器能够稳定、安全地进行飞行。
本文将介绍航空工程中飞行控制系统的一些基本资料。
一、飞行控制系统的概述飞行控制系统是航空器上的一套设备和软件系统，用于实时监控并控制飞行器的运动状态。
它包括飞行控制计算机、传感器、执行器和相关的软件等组件。
飞行控制系统利用传感器获取飞行器的姿态、速度、加速度等信息，并根据预设的飞行目标以及飞行员输入的指令，通过执行器控制飞行器进行转向、俯仰、升降等各种动作。
二、飞行控制系统的功能1. 姿态控制：飞行控制系统通过计算飞行器的当前姿态，并实时调整各个执行器以保持飞行器的平衡状态。
通过姿态控制，飞行器可以在各种环境和飞行条件下保持稳定飞行。
2. 导航控制：飞行控制系统使用导航传感器获取飞行器的位置和速度信息，以及目标航线等导航数据。
通过在空中导航控制系统的计算和调整，飞行器能够按照预定的航线进行飞行，并在需要时进行导航修正。
3. 自动驾驶：现代飞行器的飞行控制系统通常还具备自动驾驶功能。
自动驾驶功能能够实现自动起飞、巡航、降落等操作，减轻飞行员的负担。
同时，自动驾驶系统也能够避免人为因素导致的误操作，提高飞行安全性。
4. 应急控制：飞行控制系统还能够响应各种异常情况，例如遇到强风、气流干扰或系统故障等。
通过应急控制，飞行控制系统可以快速调整飞行器的姿态和航向，保持飞行器的稳定，并尽可能减轻对乘客和机组人员的影响。
三、飞行控制系统的重要性飞行控制系统是保证飞行安全的基本保障之一。
它的稳定性、精确性和可靠性对航空器的安全运行起到至关重要的作用。
过去的事故中，飞行控制系统的故障往往是导致事故发生的重要原因之一。
因此，在航空工程中，飞行控制系统的设计、测试和故障排除至关重要。
四、飞行控制系统的发展趋势随着科技的迅速发展，飞行控制系统也在不断地进步和演化。
航空器的飞行控制系统设计
航空器的飞行控制系统设计在现代航空领域，航空器的飞行控制系统设计是确保飞行安全、提高飞行性能和实现各种复杂飞行任务的关键所在。
飞行控制系统就如同航空器的“大脑”和“神经中枢”，它能够精确地感知飞行器的状态，快速地处理各种信息，并准确地发出控制指令，从而实现对航空器的稳定、精确和可靠的控制。
要理解航空器飞行控制系统的设计，首先需要了解其组成部分。
一般来说，飞行控制系统主要包括传感器、控制器和执行机构。
传感器负责收集航空器的各种状态信息，如速度、高度、姿态、加速度等。
这些传感器就像是航空器的“眼睛”和“耳朵”，能够敏锐地感知外界环境和自身的状态变化。
常见的传感器有陀螺仪、加速度计、气压高度计、空速传感器等。
控制器则是飞行控制系统的“大脑”，它接收来自传感器的信息，并根据预设的控制算法和逻辑进行计算和分析，生成相应的控制指令。
执行机构则负责将控制器发出的指令转化为实际的动作，如操纵舵面、调整发动机推力等，从而实现对航空器的控制。
在飞行控制系统的设计中，稳定性是首要考虑的因素。
一个稳定的飞行控制系统能够确保航空器在各种飞行条件下保持平衡和可控。
为了实现稳定性，设计师们需要运用各种控制理论和方法，如经典控制理论、现代控制理论等。
经典控制理论基于传递函数和频率响应等概念，适用于线性定常系统的分析和设计。
而现代控制理论则基于状态空间模型，可以处理更复杂的非线性和时变系统。
通过建立航空器的数学模型，并运用这些控制理论进行分析和设计，可以确定合适的控制参数和控制策略，以保证飞行系统的稳定性。
准确性也是飞行控制系统设计的重要目标之一。
准确性要求飞行控制系统能够精确地跟踪飞行员的指令和预设的飞行轨迹。
这就需要在系统设计中考虑各种误差源，并采取相应的补偿措施。
例如，传感器的测量误差、执行机构的响应误差、外界干扰等都会影响系统的准确性。
通过采用高精度的传感器、优化控制算法、进行误差补偿等手段，可以提高飞行控制系统的准确性，使航空器能够更加精确地按照预期的轨迹飞行。
航空航天中的飞行控制系统
航空航天中的飞行控制系统航空航天事业一直是人类追求飞翔梦想的象征。
在这个行业中，飞行控制系统扮演着至关重要的角色。
本文将介绍航空航天中的飞行控制系统的基本原理、关键技术以及未来发展方向。
一、飞行控制系统概述飞行控制系统是指航空航天器为了维持稳定的飞行状态所采用的一系列技术和设备的集合体。
其主要目标是确保飞行器安全地完成预定任务，并保证飞行过程中的舒适性。
飞行控制系统主要包括飞行姿态控制、导航系统、引擎控制系统以及航空电子设备等。
这些组成部分相互配合，通过传感器获取飞行器的状态信息，并根据预定的飞行计划进行计算和控制。
二、飞行控制系统的基本原理飞行控制系统的基本原理是通过控制飞行器的姿态、航向和速度，使其按照预定的轨迹安全飞行。
具体而言，飞行控制系统依赖于以下几个关键技术：1. 飞行姿态控制技术飞行姿态控制是指通过控制飞行器的姿态（如俯仰、横滚和偏航角）以及推力，使飞行器保持稳定飞行状态。
常用的控制手段包括机械控制、液压控制和电气控制等。
2. 导航系统导航系统是飞行控制系统中的关键组成部分，其作用是确定飞行器的位置和速度，并提供导航指令。
常见的导航系统包括惯性导航系统、全球卫星导航系统（如GPS）以及地面导航设备等。
3. 引擎控制系统引擎控制系统用于控制飞行器的动力系统，确保引擎工作稳定，并根据需要提供合适的推力。
这需要通过控制燃料供给、气流调节以及温度控制等手段来实现。
4. 航空电子设备航空电子设备包括飞行仪表、通信设备、自动驾驶系统等，它们与飞行控制系统密切相关，用于获取飞行器的状态信息并进行控制。
三、飞行控制系统的关键技术随着科技的发展，飞行控制系统不断向智能化、自主化发展。
以下几个关键技术将在未来的航空航天中得到应用：1. 自适应控制技术自适应控制技术能够根据飞行器在飞行过程中的变化状态进行实时调整，以适应不同的飞行条件，提高飞行器的稳定性和控制精度。
2. 传感器融合技术传感器融合技术是指将多种传感器（如惯性传感器、气压传感器、磁力传感器等）的数据进行综合和处理，提高飞行器的状态感知和控制能力。
民用航空器维修执照考试：飞行操纵学习资料(题库版)
民用航空器维修执照考试：飞行操纵学习资料（题库版）1、单选俯仰直接法则中（）。
A、有自动配平B、飞行员必须使用人工配平。
C、起落架放下前有自动配平，放下后只有人工配平正确答案：B2、单选当迎角保护生效时，TH（江南博哥）S的设置限制在飞机进入该保护时的设定值和机头下俯3.5°之间（）A、飞行员可以超控该限制B、飞行员和系统都可以超控该限制C、飞行员和系统都不能超控该限制正确答案：C3、单选襟翼和缝翼放出的最大高度是（）A、20000英尺B、21000英尺C、25000英尺正确答案：A4、单选备用法则时，音响失速警告什么时候启动？（）A、失速时B、距失速状态还有一定余度时C、有低速保护，所以不会出现失速警告正确答案：B5、单选反馈位置传感器组件（FPPU）的作用是：（）A、测量左右机翼之间不对称B、缝翼襟翼控制计算机（SFCC.提供反馈位置。
C、向ECAM提供位臵数据正确答案：B6、单选不是由两名飞行员同时在侧杆上输入而产生的提醒信息的是（）A、PRIORITYLEFT或者PRIORITY RIGHT的语音警告B、遮光板上两个绿色的SIDESTICKP RIORITY指示灯亮C、DUALINPUT的语音警告正确答案：A7、单选双液压失效情况下最大马赫数为（）A、M0.82B、M0.80C、M0.77正确答案：C8、单选一个襟翼手柄位置对应一个襟缝翼形态，除了（）A、位置1B、位置2C、位置3正确答案：A9、单选ELAC可以控制哪些舵面（）A、升降舵B、升降舵和副翼C、升降舵、水平安定面和副翼正确答案：C10、单选当飞机从非正常姿态中改出时，生效的飞行操纵俯仰法则是（）A、没有保护但有自动配平的备用法则B、有保护也有自动配平的备用法则C、没有保护也没有自动配平的备用法则正确答案：A11、单选以下不属于SEC的功能是（）A、非正常姿态功能B、直接俯仰和直接横滚功能C、副翼下垂功能正确答案：C12、单选中断起飞过程中，下列哪个情况下，地面扰流板将自动完全放出：（）A、速度大于72kt，地面扰流板预位且油门杆都在慢车位B、速度大于72kt，如果地面扰流板未预位，选择了反推（至少在一发上，另一发油门杆在慢车位）C、A或B正确答案：C13、单选大速度保护在速度增加到多少时启动（）A、Vmo+4kt和Mmo+0.006B、Vmo/MmoC、Vmo+6kt正确答案：B14、单选关于大迎角保护说法正确的是（）A、载荷因素限制优先于大迎角保护B、大迎角保护提供失速和风切变保护C、以上说法都不对正确答案：B15、单选两个由电动控制的液压伺服传动装置驱动每个升降舵，如果生效的传动装置失效，则（）A、阻尼的传动装置就成为生效的，同时失效的传动装置自动转换为阻尼方式B、中立的传动装置就成为生效的，同时失效的传动装置自动转换为阻尼方式C、阻尼的传动装置就成为生效的，同时失效的传动装置自动转换为中立方式正确答案：C16、单选在液压供给失效的情况下，扰流板会（）。
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飞行控制系统
飞行控制系统
为了使无人机飞行控制系统具有强大的数据处理能力、较低的功耗、较强的灵活性和更高的集成度，提出了一种以SmartFusion为核心的无人机飞行控制系统解决方案。
为满足飞控系统实时性和稳定性的要求，系统采用了μC／OS-Ⅱ实时操作系统。
与传统的无人机飞行控制系统相比，在具有很强的数据处理能力的同时拥有较小的体积和较低的功耗。
多次飞行证明，各个模块设计合理，整个系统运行稳定，可以用作下一代无人机高性能应用平台。
关键词：无人机；飞行控制系统；SmartFusion芯片；μC／OS-Ⅱ
0 引言
飞行控制系统是无人机的重要组成部分，是飞行控制算法的运行平台，它的性能好坏直接关系着无人机能否安全可靠的飞行。
随着航空技术的发展，无人机飞行控制系统正向着多功能、高精度、小型化、可复用的方向发展。
高精度要求无人机控制系统的精度高，稳定性好，能够适应复杂的外界环境，因此控制算法比较复杂，计算速度快，精度高；小型化则对控制系统的重量和体积提出了更高的要求，要求控制系统的性能越高越好，体积越小越好。
此外，无人机飞行控制系统还要具有实时、可靠、低成本和低功耗的特点。
基于以上考虑，本文从实际工程应用出发，设计了一种基于SmartFusion的无人机飞行控制系统。
1 飞控系统总体设计
飞行控制系统在无人机上的功能主要有两个：一是飞行控制，即无人机在空中保持飞机姿态与航迹的稳定，以及按地面无线电遥控指令或者预先设定好的高度、航线、航向、姿态角等改变飞机姿态与航迹，保证飞机的稳定飞行，这就是通常所谓的自动驾驶；二是飞行管理，即完成飞行状态参数采集、导航计算、遥测数据传送、故障诊断处理、应急情况处理、任务设备的控制与管理等工作。
飞行控制系统主要完成3个功能任务，其层次构成为三层：最底层的任务是提高无人机运动和突风减缓的固有阻尼——三个轴方向的阻尼器功能；第2层的任务是稳定无人机的姿态角——基本驾驶仪的功能(主要进行角运动控制)；第3层的任务是控制飞行高度、航迹和飞行速度，实现较高级自动驾驶功能。
飞行控制系统原理框图见图1。
由上述分析易知，飞行控制系统主要由飞行控制器、传感器(或敏感元件)、舵机3部分组成。
无人机飞行控制系统的基本架构如图2所示。
飞行控制器是以SmartFusion为核心的控制计算机，它是无人机的中央控制单元，负责飞机上各个单元的协调工作，并与地面站之间进行数据传输。
同时根据控制算法和地面站的命令，保持飞机以一定的姿态飞行。
传感器包括电子罗盘、角速率传感器、高度传感器、加速度计和GPS接收机等。
电子罗盘选用霍尼韦尔HMR3300，它可以测量航向、倾角和翻滚角，输出方式为SPI串行输出。
角速率传感器采用的是ADI公司的ADXRS300，其输出电压与偏航角速率成正比。
高度传感器选择利用半导体材料的压阻效应原理制造的MPX4115A大气压力传感器。
加速度计采用的是ADI公司的ADXL203，它是电容式加速度计，具有高精度、高稳定性和低功耗等特点，输出电压经信号调理后正比于加速度值。
GPS接收机选用GPS-G03A(H)，它是一款超低功耗的GPS天线接收一体机，可给出经纬度，时间和速度等信息，以RS 232串口形式传输数据。
舵机包括升降舵、方向舵、副翼。
舵机的控制信号是脉宽调制信号，便于和飞控计算机进行接口。
2 飞控计算机硬件电路设计
无人机的飞行控制计算机是无人机飞行控制系统的核心，其硬件结构如图3所示。
它的功能主要由SmartFusion单芯片最小系统及外围电路实现，另外还有一个电源模块用来提供系统所需的各类电压和对供电电池进行管理。
SmartFusion系列结合了逻辑、微控制器子系统(MSS)和可编程模拟模块，即带有Actel经过验证的FPGA架构和基于ARM Cortex-M3硬核处理器子系统，以及可编程FLASH模拟模块。
实现易于使用的完全可定制系统设计平台，使嵌入式设计人员无需进行线路板级改变，就能够快速优化硬件／软件并折中权衡。
在SmartFusion器件内，所有数据都会从处理器传送到FPGA，或从模拟模块传送到处理器，或在FPGA和片上模拟模块之间传送。
此外，Actel的FLASHLock 技术也提供了出色的IP安全保障。
SmartFusion的主要特点和功能体现在：
(1)功能齐全的FPGA。
SmartFusion器件具有Actel经过验证的基于快速闪存技术ProASIC3 FPGA架构，使用先进的130 nm七层快闪CMOS工艺技术，系统门密度范围为60K～500K，并具有350 MHz 的工作频率和最多204个I／O。
这种组合能够集成来自其他器件的现有功能，大幅减少线路板空间和总体系统的功耗。
(2)微控制器子系统。
器件的智能性是以微控制器子系统的形式加入FPGA的，子系统带有100 MHz工作频率的ARM Cortex-M3处理器硬核，全部标准外设和功能包括：多层AHB通信矩阵，吞吐率高达16 Gb／s，带有RMI接口的10M／100M以太网MAC和SPI，I2C，UART和32位定时器。
具有最高512 KB闪存，64 KB SRAM和外部存储器控制器(EMC)以及8通道DMA控制器。
(3)可编程模拟模块。
创新性专有模拟计算引擎(ACE)能执行采样排序和计算，能够分担ARM Cortex-M3处理器的模拟初始化和处理任务，可编程模拟包括：精度为1％的ADC和DAC，多达3个采样频率为600KS／s的12位ADC，最多3个12位第一阶DAC、10个50 ns高速比较器并集成多种温度、电压和电流监控功能。
在这里，选用SmartFusion系列的A2F200M3作为核心芯片。
它的MSS的主要功能是保持与地面站的通讯，采集姿态角数据和GPS定位数据，发送控制命令给FPGA，运行相关的飞行控制算法和导航控制算法等。
FPGA架构的主要功能是采集与测量传感器的数据，接收MSS的命令与驱动舵机。
FPGA分担了一部分原可以采用MSS来实现
的任务，使MSS有更多的时问用于运行算法，以提高系统的整体性能。
外围接口电路主要由RS 232接口、GPS接口、SD卡接口、传感器信号采集通道、发动机转速测量通道、电池电压检测通道等组成。
GPS和PC串口连接均需要1片MAX232芯片进行电平转换。
SD卡用于存放飞行参数及图像数据。
MSS与FPGA之间可通过GPIO进行数据传输。
舵机驱动、无线接收机信号检测、信号控制等功能均由芯片的内部逻辑电路来实现，采用VerilogHDL语言编写。
鉴于飞行控制和导航精度的要求，该模块选用了TI公司的A／D芯片TLC3548，用来采集三轴加速度计、高度传感器、三角速率陀螺输出的电压信号。
A／D、驱动组成框图如图4所示。
3 软件设计
由于飞控计算机运行的程序复杂，信息量大，对实时性和稳定性要求高，采用单任务顺序机制的编程方式已不能满足飞控系统的要求，因此飞控软件采用了实时嵌入式操作系统μC／OS-Ⅱ。
μC／OS-Ⅱ是专门为计算机的嵌入式应用而设计的实时操作系统，是可裁减的、基于静态优先级的可剥夺型多任务实时内核，具有高度可移植性，特别适合于微处理器和微控制器，其实时性能和内核的健壮性已在大量的实际应用中得到了证实。
飞控系统的应用程序分为初始化模块、数据采集模块、控制解算模块、姿态读取模块、GPS接收模块、遥测发送模块、控制量输出模块。
任务与功能模块资源之间的关系如图5所示。
飞行控制系统开始运行时，飞控计算机在完成自检后，首先进行惯性导航系统的初始对准及任务诸元装订，接收初始对准装置发送的初始姿态和位置信息，然后等待控制系统的启动命令。
飞控系统启动后进行初始化设置，根据任务优先级、调用相应的程序模块完成预定任务，各个任务
之间的公共数据采用共享变量的方式进行协同，但需要采取一定的保护措施。
4 结语
基于SmartFusion的无人机飞控系统具有体积小，精度高，运算速度快，可剪裁性的优点，特别是软件上采用μC／OS-Ⅱ实时操作系统，使飞控系统具有实时性的特点。
该飞控系统已在某型无人机上得到了应用，飞行验证表明系统设计满足要求。
本文设计的飞控系统具有一定的工程应用价值，为飞控系统的设计提供了借鉴。