自动驾驶仪及控制规律

K f (S)
惯性积分环节 K 2
反馈元件
K f (S ) 为舵回路反馈元件--位置反馈
S (T S 1)
K1 放大器增益 K2 舵机增益
g
K1 Ug U
U K2
U
Uf
T 舵机时间常数
e 纵向周期变距增量
K3
B1S
STS 1
直升机
Kf
K1
U Z0U 舵回路综合输入信号 操纵杆系假定为1时，通道传递函数为：
L1
垂直陀螺 U
L1
U ZON
速度装置 U •
•
L2
L3/L2
U ••
微分器
放大器
K1
舵机
K2 T S 1
1/S
d e
操纵杆系
e
Kf
测速电机
直升机
G(S)
•
••
U ZON
(U
U •
U ••
Ug ) L1(
g ) L2 L3
•
•
•
••
e L ( g ) L• L••
•
e L ( g )dt L• L••
c KH H
操纵量与控制信号成比例，即为比例式驾驶仪。
二、积分式控制规律
➢舵机输出量（自动倾斜器的偏转角速度）在自动倾斜器 作用下与各输入信号对时间的积分之和（综合信号）成正 比，此类控制规律称为积分式控制规律。 ➢具有积分式控制规律的自动驾驶仪称为积分式驾驶仪。
反馈信号不是与自动倾斜器的偏转成正比，而是与其 偏转角速度成正比。测速电机输出与转子转速即自动 倾斜器的偏转速度成正比。
翼锥体按一定的规律倾斜，使直升机控制到给定状态/恢 复到初始状态。
[例] 驾驶员操纵作等速水平飞行
第二节 基本控制规律
自动驾驶仪的输入信号（综合信号）与舵机输出量（自动倾 斜器的偏转角度或角速度 ）之间的函数关系，称为自动驾 驶仪的控制规律。
控制律设计方法很多，对自动驾驶仪控制律设计而言可归纳 为两种基本类型：比例式、积分式。
•
e L ( g )
L L1 / K f
e L ( g )dt
自动倾斜器纵向偏转角与俯仰角偏差的积分成正比。
仅有角位置信号的积分式驾驶仪难以稳定工作。为 了改善其稳定性 ，在引入角位置主控信号外，一般 还引入一些辅助信号，如角速度、角加速度信号。
➢纵向通道积分式驾驶仪
g
给定装置 U g g
辅助信号： L•
一般形式比例式控制规律（控制性能改善）
给定装置 测量元件 测量元件
ug u1 u2
放大器 舵机
un
测量元件
位置反馈 直升机
1 Kf
(u1
u2
......
un
ug )
操纵杆系
A 34B型自动驾驶仪稳定状态控制规律
•
e L L• •
a L L• •
r K K •
K1
K2
d
S (T S 1)
Kf Te S 1
Kf
1 • TeS 1
(S ) d
U zon
Kf
Te S
T
S2
1
S 1
K1K2 K f
K1K2 K f
只要满足条件： K1K2K f 1 K1K2K f T
(s) 1 • TeS 1 1 1
K f TeS
K f K f TeS
时间常数较大，几秒～十 几秒。操纵量由控制信号 的比例加积分量决定。
L L1 / K f 传 L• L2 / K f 动
L•• L3 / K f 比
一般形式积分式驾驶仪
给定装置 U g 测量元件 U 1
测量元件 U n
U ZON
放大器
舵机 d e 操纵杆系
e
速度反馈
直升机
•
1 Kf
(u1
u2
......
un
ug )
三、比例加积分控制规律
U zon
第四章 自动驾驶仪及控制规律
➢自动驾驶仪是一种能够稳定和控制直升机运动状态的 自动控制装置。 ➢是一个能保持直升机姿态，辅助驾驶员(有人)控制直 升机航迹的自动调节设备。
直升机的自动驾驶仪一般有四个通道，分别由油门、变 距杆+自动倾斜器和尾桨变距机构控制。 控制通道是4个，可操作的对象有3个，其中自动倾斜 器实现总距、纵向周期变距和横向周期变距。
T S 1 K1K2K f
(1 K1K2K f ON
e
1 KfS
1
U ZON
K1K 2 K
f
只要满足条件： K1K2K f 1 K1K2K f T 速度反馈，舵机的时间常数减少了1 K1K2K f 倍
➢综合信号由测量和设置得到
U ZON L1( g )
e e (s) K1K2 / S(T S 1)
UZ0U U (S ) 1 K1K2K f / S(T S 1)
1
T
S2
K1K2 S K1K2K
f
T
Kf S2 1
S 1
K1K2K f
K1K2K f
e
1 Kf
U Z0U
只要满足条件：
K1K2 K f 1
K1K2K f T
自动倾斜器偏转角与综合信号成正比关系，比例系数 是位置反馈系数的倒数。
反馈信号与俯仰角偏差信号的差值，取决于自动倾斜 器的偏转角速度。
基本控制方案
Uzon L1
K1
K2 S(T S 1)
操纵杆系 e
Kf S
L1
G(S)
积分式控制律舵回路反馈元件为测速反馈
传递函数
•
•
K1K2
e
U ZON
e(S)
U (S )
T S 1 1 K1K2K
f
T S 1
K1K2
K1K2
第一节 基本组成与职能 一、基本组成
六大组成：
给定元件、测量元件、综合装置、 放大元件、执行元件、反馈元件。
一套完整的直升机自动驾驶仪一般由俯仰通道，倾斜通道， 航向通道和总距通道四个通道组成。 每个通道的舵回路是自动驾驶仪的核心。 自动驾驶仪的控制规律以舵回路的控制规律为基础。
二、基本职能
➢ 自动测量直升机的飞行状态参数。 ➢ 将所测结果与给定（初始）状态比较，求出偏差。 ➢ 将偏差信号转换成能推动自动倾斜器偏转的信号，操纵旋
比例式自动驾驶仪
g
L1
U g
U
L1
U Z 0U
K1
K2
d
S (T S 1)
自动倾斜器 e
操纵杆
•
U•
L2
测量元件
K f (S) 反馈元件
•
UZ0n L0 ( g ) L2
G（S）
e
L1 Kf
(
g
)
L2 Kf
•
•
L ( g ) L•
主控信号：
L ( g )
•
一、比例式控制规律
➢ 舵机输出量（自动倾斜器的偏转角）在自动驾驶仪 控制下与各输入信号之和（综合信号）成正比，此类 控制规律称比例式控制规律。 ➢ 具有比例式控制规律的自动驾驶仪成为比例式驾驶 仪。
基本控制方案
U Z 0U
K1
K2
d
S (T S 1)
自动倾斜器 e
操纵杆
放大器忽略惯性，舵机简化为