飞行控制系统
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自动飞行控制系统可在无人参与的情况下自动控制上 述部分或全部参数，必要时还可控制马赫数及法向过 载等。
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4.1 自动驾驶仪的工作原理
自动驾驶仪的基本组成部分包括：
①测量元件或称敏感元件——用来测量飞机的运动 参数。如速率陀螺测量角速度，垂直陀螺测量飞机的 俯仰角、倾斜角或称滚转角、航向陀螺测量飞机的偏 航角等。 ②信号处理元件或称计算元件——把各种敏感元件的 输出信号处理为符合控制规律要求的信号，包括有综 合装置、微分器j积分器、限幅器、滤波器等。 ③放大元件——放大上述处理过的信号的元件，一般 指功率放大。 ④执行机构——根据放大元件的输出信号带动舵面偏 转的机构，亦称为舵机。
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4.1 自动驾驶仪的工作原理
3．自动驾驶仪的分类
自动驾驶仪的常用分类方法是按其控制规律来划分。 所谓控制规律通常是指自动驾驶仪输出的舵偏角与信 号的静、动态函数关系。按这种划分方法，可分为比 例式自动驾驶仪和积分式自动驾驶仪等。
现代飞机的自动驾驶仪通过与飞行管理计算机系统交 联，与自动油门系统协同工作，可以按照预先制定的 飞行计划，实现从起飞后的爬升、巡航、下降、进近 直到着陆各飞行阶段上的自动控制。它包括三轴姿态、 发动机的推力以及改平并过渡到减速滑跑等控制。现 如今，用于民航客运的大型飞机上普遍安装有这类自 动驾驶仪系统，具备III类仪表着陆能力。
第四章 自动飞行控制系统
早在陀螺仪表出现不久，1914年美国的SPERRY就研制了一 种陀螺稳定装置，这种装置开始只是用来保证飞机的姿态稳定， 到20世纪30年代发展成可以控制和保持飞机的高度、速度和航 迹的自动驾驶仪。20世纪50代后又和导航系统、仪表着陆系统 相联系，自动驾驶装置实现了长距离自动飞行和自动着陆。到 了20世纪70年代中期，由于计算机的应用使自动驾驶仪和飞机 的指引系统组成一综合系统，使飞机的各种传感器数据、指引 与控制系统已在飞行管理系统中，从而实现了高程度的自动化。 20世纪70年代末期，计算机和控制技术的迅速进展，使自动驾 驶仪功能迅速扩展，在现代化的大中型民航客机上，自动飞行 控制系通常包括自动驾驶仪、飞行引系统、自动油门系统、偏 航阻尼系统、安定面自动配平等。
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4.1 自动驾驶仪的工作原理
1．基本原理及组成 自动驾驶仪属于一个反馈控制系统，它代替驾驶员
控制飞机的飞行。
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4.1 自动驾驶仪的工作原理
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4.1 自动驾驶仪的工作原理
自动驾驶仪是利用“反馈”控制原理来实现对飞机运 动参数的控制。
描述飞机运动的参数通常有三个姿态角(俯仰角、倾斜 角、偏航角)、三个角速度(俯仰角速度、倾斜角速度、 偏航角速度)、两个气流角(迎角或称攻角、侧滑角)、 三个线位移和三个线速度，以及两个航迹角(航迹俯仰 角、航迹偏转角）。
驾驶仪的工作状态与当时飞行状态同步。 基本组成：现代飞机上自动驾驶仪的同步回路通常由两部
分组成：一是FCC内部的同步，二是作动筒的同步。
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4.1 自动驾驶仪的工作原理
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4.1 自动驾驶仪的工作原理
(2)舵回路
自动飞行控制系统根据输入信号，通过执行机构控制 舵面。为改善舵机的性能，通常执行机构引入内反馈 (将舵机的输出信号引到输入端)，形成随动系统或称 伺服回路，简称为陀回路。舵回路由舵机、放大器及 反馈元件所组成。反馈元件包括测速机、位置传感器， 构成舵回路的测速反馈和位置反馈。舵回路可用伺服 系统理论来分析，其负载是舵面的惯量和作用在舵面 上的气动力矩(铰链力矩)。
稳定回路加上测量飞机重心位置或速度信号的元件以 及表征飞机空间位置几何关系的运动学环节，组成更 大的回路，称为控制回路或制导回路。其作用是实现 对飞机重心的运动即飞机运动轨迹的控制。
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4.1 自动驾驶仪的工作原理
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4.1.2 角位移式自动驾驶仪的控制规律及 调节原理
角位移自动驾驶仪可以根据控制规律实 现飞机三个姿态角的稳定。所谓控制规 律就是指空制器的输人量与输出量之间 的关系。自动驾驶仪是一种能够自动保 持或改变飞机运动状态的自动控制器， 其输入量与输出量之间的关系叫做自动 驾驶仪的控制规律。
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4.1.2 角位移式自动驾驶仪的控制规律及 调节原理
目前角位移自动驾驶仪的控制规律可以分为比例式和 积分式两大类。
比例式控制规律指舵面偏转角与自动驾驶仪输入信号 (被控量的偏差)之间成比例关系；积分式控制规律是 指舵面偏转角与自动驾驶仪输入信号(被控量的偏差) 之间成积分关系，或舵面偏转角速度与自动驾驶仪输 入信号(被控量的偏差)之间成比例关系。
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2．自动驾驶仪的主要功用
随着自动驾驶仪系统的不断发展，其功能也越来越 强大。当自动驾驶仪衔接后，可以实现的主要功能有： ①自动保持飞机沿三个轴的稳定(姿态角的稳定)； ②接受驾驶员的输入指令，操纵飞机以达到希望的俯 仰角、航向角、空速或升降速度等； ③接受驾驶员的设定，控制飞机按预定高度、预定航 向飞行； ④与飞行管理计算机系统耦合，实现按预定飞行轨迹 的飞行； ⑤与仪表着陆系统(ILS)耦合，实现飞机的自动着陆 (CAT I，II，III等)。
采用比例式控制规律构成的自动驾驶仪称做比例式自 动驾驶仪；采用积分式控制规律构成的自动驾驶仪称 做积分式自动驾驶仪。.
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4.1 自动驾驶仪的工作原理
4．舵回路、稳定回路和控制回路的概念
自动驾驶仪工作时，以飞机为控制对象，实现飞机不同参 数的控制与稳定。自动驾驶仪实现不同的功能，完成不同 的飞行任务，要求组成不同的反馈控制回路。自动驾驶仪 系统的工作回路通常由以下四个回路组成：
（1）同步回路 作用：在自动驾驶仪衔接时，保证系统输出为零，即自动
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4.1 自动驾驶仪的工作原理
(3)稳定回路
自动驾驶仪与飞机组成一个回路，该回路的主要功能 是稳定飞机的姿态，即稳定飞机的角运动，称为稳定 回路。由于该回路中包含了飞机，而飞机的动态特性 又随飞行条件而变化，使稳定回路的分析变得较为复 杂。
(4)控制回路
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4.1 自动驾驶仪的工作原理
自动驾驶仪的基本组成部分包括：
①测量元件或称敏感元件——用来测量飞机的运动 参数。如速率陀螺测量角速度，垂直陀螺测量飞机的 俯仰角、倾斜角或称滚转角、航向陀螺测量飞机的偏 航角等。 ②信号处理元件或称计算元件——把各种敏感元件的 输出信号处理为符合控制规律要求的信号，包括有综 合装置、微分器j积分器、限幅器、滤波器等。 ③放大元件——放大上述处理过的信号的元件，一般 指功率放大。 ④执行机构——根据放大元件的输出信号带动舵面偏 转的机构，亦称为舵机。
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4.1 自动驾驶仪的工作原理
3．自动驾驶仪的分类
自动驾驶仪的常用分类方法是按其控制规律来划分。 所谓控制规律通常是指自动驾驶仪输出的舵偏角与信 号的静、动态函数关系。按这种划分方法，可分为比 例式自动驾驶仪和积分式自动驾驶仪等。
现代飞机的自动驾驶仪通过与飞行管理计算机系统交 联，与自动油门系统协同工作，可以按照预先制定的 飞行计划，实现从起飞后的爬升、巡航、下降、进近 直到着陆各飞行阶段上的自动控制。它包括三轴姿态、 发动机的推力以及改平并过渡到减速滑跑等控制。现 如今，用于民航客运的大型飞机上普遍安装有这类自 动驾驶仪系统，具备III类仪表着陆能力。
第四章 自动飞行控制系统
早在陀螺仪表出现不久，1914年美国的SPERRY就研制了一 种陀螺稳定装置，这种装置开始只是用来保证飞机的姿态稳定， 到20世纪30年代发展成可以控制和保持飞机的高度、速度和航 迹的自动驾驶仪。20世纪50代后又和导航系统、仪表着陆系统 相联系，自动驾驶装置实现了长距离自动飞行和自动着陆。到 了20世纪70年代中期，由于计算机的应用使自动驾驶仪和飞机 的指引系统组成一综合系统，使飞机的各种传感器数据、指引 与控制系统已在飞行管理系统中，从而实现了高程度的自动化。 20世纪70年代末期，计算机和控制技术的迅速进展，使自动驾 驶仪功能迅速扩展，在现代化的大中型民航客机上，自动飞行 控制系通常包括自动驾驶仪、飞行引系统、自动油门系统、偏 航阻尼系统、安定面自动配平等。
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4.1 自动驾驶仪的工作原理
1．基本原理及组成 自动驾驶仪属于一个反馈控制系统，它代替驾驶员
控制飞机的飞行。
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自动驾驶仪是利用“反馈”控制原理来实现对飞机运 动参数的控制。
描述飞机运动的参数通常有三个姿态角(俯仰角、倾斜 角、偏航角)、三个角速度(俯仰角速度、倾斜角速度、 偏航角速度)、两个气流角(迎角或称攻角、侧滑角)、 三个线位移和三个线速度，以及两个航迹角(航迹俯仰 角、航迹偏转角）。
驾驶仪的工作状态与当时飞行状态同步。 基本组成：现代飞机上自动驾驶仪的同步回路通常由两部
分组成：一是FCC内部的同步，二是作动筒的同步。
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(2)舵回路
自动飞行控制系统根据输入信号，通过执行机构控制 舵面。为改善舵机的性能，通常执行机构引入内反馈 (将舵机的输出信号引到输入端)，形成随动系统或称 伺服回路，简称为陀回路。舵回路由舵机、放大器及 反馈元件所组成。反馈元件包括测速机、位置传感器， 构成舵回路的测速反馈和位置反馈。舵回路可用伺服 系统理论来分析，其负载是舵面的惯量和作用在舵面 上的气动力矩(铰链力矩)。
稳定回路加上测量飞机重心位置或速度信号的元件以 及表征飞机空间位置几何关系的运动学环节，组成更 大的回路，称为控制回路或制导回路。其作用是实现 对飞机重心的运动即飞机运动轨迹的控制。
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4.1.2 角位移式自动驾驶仪的控制规律及 调节原理
角位移自动驾驶仪可以根据控制规律实 现飞机三个姿态角的稳定。所谓控制规 律就是指空制器的输人量与输出量之间 的关系。自动驾驶仪是一种能够自动保 持或改变飞机运动状态的自动控制器， 其输入量与输出量之间的关系叫做自动 驾驶仪的控制规律。
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4.1.2 角位移式自动驾驶仪的控制规律及 调节原理
目前角位移自动驾驶仪的控制规律可以分为比例式和 积分式两大类。
比例式控制规律指舵面偏转角与自动驾驶仪输入信号 (被控量的偏差)之间成比例关系；积分式控制规律是 指舵面偏转角与自动驾驶仪输入信号(被控量的偏差) 之间成积分关系，或舵面偏转角速度与自动驾驶仪输 入信号(被控量的偏差)之间成比例关系。
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2．自动驾驶仪的主要功用
随着自动驾驶仪系统的不断发展，其功能也越来越 强大。当自动驾驶仪衔接后，可以实现的主要功能有： ①自动保持飞机沿三个轴的稳定(姿态角的稳定)； ②接受驾驶员的输入指令，操纵飞机以达到希望的俯 仰角、航向角、空速或升降速度等； ③接受驾驶员的设定，控制飞机按预定高度、预定航 向飞行； ④与飞行管理计算机系统耦合，实现按预定飞行轨迹 的飞行； ⑤与仪表着陆系统(ILS)耦合，实现飞机的自动着陆 (CAT I，II，III等)。
采用比例式控制规律构成的自动驾驶仪称做比例式自 动驾驶仪；采用积分式控制规律构成的自动驾驶仪称 做积分式自动驾驶仪。.
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4．舵回路、稳定回路和控制回路的概念
自动驾驶仪工作时，以飞机为控制对象，实现飞机不同参 数的控制与稳定。自动驾驶仪实现不同的功能，完成不同 的飞行任务，要求组成不同的反馈控制回路。自动驾驶仪 系统的工作回路通常由以下四个回路组成：
（1）同步回路 作用：在自动驾驶仪衔接时，保证系统输出为零，即自动
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(3)稳定回路
自动驾驶仪与飞机组成一个回路，该回路的主要功能 是稳定飞机的姿态，即稳定飞机的角运动，称为稳定 回路。由于该回路中包含了飞机，而飞机的动态特性 又随飞行条件而变化，使稳定回路的分析变得较为复 杂。
(4)控制回路