飞行控制的设计.ppt

执行机构——舵机 如何解决姿态阻尼弱的问题 通过数学推导了解角速率反馈如何提高系统的阻尼特性。 飞行器必须具有良好的阻尼特性，否则飞行姿态无法稳定，而这是基本所有飞行控制系统最基本的要求。 如何进行姿态的随动 对于大多数情况，需要进行特定姿态角的跟踪，如何实现？ 通过画图详解姿态控制的稳定裕度 如何理解对象的不确定性？ 结合俯仰姿态控制对象的理解 稳定裕度测试子 传统姿态控制存在的问题 如何进行高度与姿态控制的匹配 利用俯仰舵进行姿态与质点位置也就是高度的控制，二者的匹配关系； 以姿态随动为主的高度控制方案，高度误差生成指令姿态，进行精确的指令跟踪； 以高度跟踪控制为主的姿态稳定控制方案，对于姿态的跟踪动态不做过高要求； 高度控制回路的设计与分析 良好的姿态角控制回路作为高度回路的有效阻尼； 对于高度控制回路，传统稳定裕度的对应物理意义； 作业：通过2种体制中的一种实现考虑舵机的高度控制，进行数学仿真。 如何利用现代控制思想提高控制品质 怎样的对象最好控制？(一阶和二阶) 能否把一般的控制问题都转化为对最简单对象的控制？ 怎样实现？ 回忆观测器的概念与作用 降阶观测器的使用 能否把控制方法进一步简化？ 非线性仿真验证的主要环节 刚体6自由度非线性模型； 舵机等执行机构模型(饱和与摩擦等)； 气动系数拉偏； 风干扰等； 传感器测量噪声与导航解算； 半实物仿真 控制工程的原则 形式； 传统； 效率； 控制方法的选取原则 在实际中，能用简单解决问题的，绝不用复杂的。控制模型一定要比原模型更简练。追求一种形式美。 控制参数要少，而且有主导参数，分别掌握几个不同的性能，参数要易于调试，不能过多地依赖于经验。 控制方法的选取要充分考虑其中各个信号的可用性。 要充分考虑各种约束条件，理解工程师的心理。 实际测量曲线 信噪比的水平决定了可用性 飞行姿态控制设计的方法 结束 动力学、制导与控制(控制工程) 提纲 开课目的与课程介绍； 飞行力学中的一些基本概念； 飞行器飞行的力学原理； 飞行器动力学与运动学方程组的建立； 飞行器力学的模型简化与分析； 飞行控制的设计； 飞行轨迹与导引(制导)规律设计； 一些新方法的介绍； 第六部分 飞行姿态控制设计的方法 姿态控制的基本原理 飞行姿态的稳定； 飞行姿态的随动； 控制设计是一门面向多数人的技术，而不是一个面向少数能人的艺术。 技术与艺术的区别：是否存在规范的流程，是否对于个人能力和素质的严重依赖 通过控制电压驱动舵机旋转的执行机构，自身也是一个小闭环系统 带来延迟的影响 PID控制在实际中的灵活使用，最简单的方法支配着世界的运行 常用控制器结构 最典型PD姿态控制的结构 为何不用积分？ 如何调试控制参数 动态特性与鲁棒性(稳定裕度)要同时兼顾 一些常用的调节时间级别要了解 (1)俯仰姿态，一般4秒左右； (2)滚转姿态，一般1秒左右； (3)高度指令，一般10秒左右； 动态品质要求：一般最好能有小幅度的超调(不超过5%)，而基本没有回调 稳定裕度在工程中的重要作用 幅值裕度和相位裕度不仅刻画了控制系统的稳定鲁棒性，而且与动态品质密切相关，仔细回忆一下相关概念。 它们的物理本质是什么？ 幅值裕度：控制系统对于对象空间尺度变化的容忍度； 相位裕度：控制系统对于对象时间尺度变化的容忍度； 相位裕度在单位反馈情形下的特殊物理意义：动态品质 手工调试的一些经验 当幅值裕度(6dB)偏小时，同时减小控制参数； 当相位裕度(45deg)偏小时，降低比例与微分系数的比例关系 是否能有更系统的方法？ 控制参数整定 一个实用的控制算法，除了要提供清晰的设计思路，简单明了的形式，较少的控制参数外，还应该形成系统最好定量化的参数调试整定规律，以便于为现场操作人员使用。控制器整定是一个技术。 科学?技术?工程 稳定裕度测试子方法的引进 一种高效的系统化的参数整定方法 基本思想：回忆根轨迹法的思想，一个线性系统中一个参数的连续变化造成系统由稳定变为不稳定，则必有一个时刻穿越虚轴，具有jw形式的闭环极点，这也是我们关心的。 稳定裕度测试子 新思想：仔细理解 Homework 通过手工方式利用PD控制调试出一个你认为满意的俯仰姿态控制回路，发现你认为不满意而无论如何无法改进的问题； 计算俯仰角回路的稳定裕度，测试满足物理意义上的鲁棒性，给出对象幅值和时延的可容忍边界，并与计算值比较； 画出一个定点满足6dB和45deg稳定裕度的可行控制参数区域； 二者在控制框图上存在怎样的差别 化繁就简的思想，解决实际问题 控制面临的矛盾与困境 传统的PID控制实用,但受制于简单的结构,在实现高性能上遇到一些困难。 基于模型发展起来的控制对于对象理解深刻，理论完善，但是由于过于依赖模型以及复杂性等问题，使得实际难以应用(如何辩证对待