第5章直升机轨迹控制.ppt

第五章 直升机轨迹控制 制导回路可在飞行器内部闭合（无线电遥控），亦可由飞行器通过地面设备闭合（无线电波束导引，自动导引）。 第一节 纵向高度稳定控制 高度稳定和控制结构 自动驾驶仪控制律 比例式 利用总距通道实现高度的稳定与控制 由传感器测得高度变化量-放大处理（计算）-驱动舵机-控制旋翼的桨距和/或发动机油门-改变旋翼拉力-稳定高度 AⅡ-34B型比例式自动驾驶仪实现高度稳定与控制 控制律 第二节 速度稳定与控制 前飞速度与俯仰角之间的对应关系图 飞行速度稳定与控制方块图 稳定空速，采用空速传感器 稳定地速，一般采用多普勒速度传感器 AⅡ-34B-3型自动驾驶仪空速稳定 原理方块图 控制规律 第三节 自动过渡 自动过渡是直升机特有的飞行控制方式。依靠自动驾驶仪把直升机从一个高度自动过渡悬停在另一个较低的高度上。 自动过渡悬停是一种复杂的飞行自动控制过程，需要自动驾驶仪的俯仰、倾斜、航向和高度四个通道协同工作来完成。 自动过渡悬停过程 第一步 无线电高度同步 无线电高度功能接通后2秒内，由于延迟电路作用通道中所有继电器都不工作，即此时高度通道对直升机高度不起控制作用，同步回路起主要作用，同步回路中的同步器转子信号与高度差信号(Hqs-Hxt)相抵消，防止通道进入稳定工作时因系统中信号存在造成直升机突然运动 。 第二步 减速并保持高度 当直升机的前飞速度较大，直升机必须先减速。为保证安全，直升机?被控制在不大于8度。为了防止直升机因抬头减速等原因而造成的爬高，高度通道还有三路信号实行控制。 第三步 减速同时下降高度 当直升机的实际速度u降低到与高度差相对应的预选速度相等时（由鉴别器控制），直升机开始按预定的程序减速同时降低高度。 直升机的减速依然利用俯仰通道多普勒功能控制直升机的仰角，按一定的速率进行减速。 第四步 无线电高度同步 当多普勒纵向速度减至5节时，最小继电器输出信号实现信号转换： 高度通道处于同步工作状态。直升机依靠惯性下降到悬停点。 第五步 无线电高度大回路同步 “ 6秒零伏延时”结束后，所有高度通道继电器处于不工作态。1秒钟后“ 6秒零伏延时”电路工作结束，继电器重新接通。高度通道实行大回路同步，两秒后转入无线电高度稳定。 第六步 预定高度上的无线电高度稳定和多普勒悬停 减速下降阶段控制规律 定高飞行阶段控制规律 无预定程序的自动过渡 英国“山猫”直升机上采用了无预定程序的自动过渡。 自动过渡高度控制原理 假设自动过渡的初始条件为Hqs和u0，待悬停的高度为Hxt，自动过渡时间为t，进入自动过渡的时刻为t0=0，则自动过渡高度的变化规律为： 自动过渡地速控制原理 直升机的地速变化规律 当直升机的高度下降到接近悬停高度时，过渡轨迹改为按指数拉平。 此时升降加速度为 要保持高度与速度同步，上式必须满足。根据自动过渡进入条件uqs Hqs和Hxt及选定的减加速度 ，可计算相应的K值，调节高度下降过程。 自动过渡的高度与速度控制回路 速度控制回路： 积分调节：提高控制精度 微分电路：提高阻尼 第四节 侧向偏离控制 侧向偏离控制的目的是使直升机按给定的航线飞行。当直升机偏离应飞航线时，可以通过控制倾斜与航向运动，使之按预定航线飞行。 侧向轨迹控制时，倾斜和航向运动处于协调状态，协调转弯满足： 控制直升机运动滚转角,修正运动航迹就能控制侧向偏离量，最终使直升机保持零偏航距飞行。 侧向偏离控制原理方块图： 比例式控制律： 第五节 侧向速度控制 原理方块图： 第六节 侧向制导系统 一、侧向制导系统组成与功能 当前位置 无线电定位法 2. 地速计算 4.偏流角计算 三、侧向制导参数计算 直升机当前位置为(x0, y0) ，则偏航距Y为 2.待飞距离计算： 4.期望航迹计算： 四、侧向制导控制律 地球经纬度值：（假定地球不转动，半径为R） 地轴系下惯性加速度ax，ay计算地速Vx，Vy GPS全球定位系统 （x1,y1)和(x2,y2)为已知点，?t为经历两点间的时间间隔。 平均地速 3.航迹角计算 为真航向角 5.风速计算 真空速Vk大气数据系统测得 地速Vd可由上述方法得到 1.偏航距计算： 航路点坐标为(xi-1,yi-1)和(xi, yi)，连线直线方程： 3.待飞时间计算： * * 直升机飞行控制的最终目的，是使其以足够的精度保持预定轨迹上。控制飞行轨迹的系统称为制导系统，一般在角运动控制系统基础上形成的。 由运动学看高度变化 定高飞行时一般为前飞状态，航迹角比较小，故可以近似。 调整直升机俯仰角能够控制直升机高度变化，稳定和控制飞行高度。 当直升机高度发生变化，通过测