第五章 典型飞行控制系统分析-NEW培训资料.pptVIP

5.4.2 飞机纵向姿态稳定与控制常值干扰力矩作用下的动态过程 系统结构图和稳态误差（续） 重心位置变化引起的稳态误差 假设飞机放下起落架后，重心位置后移距离 这里 为相对于原重心在平均几何弦长上的量纲—距离发生变化值，并规定重心后移为正，前移为负，CA为平均几何弦长。 由前图可求的正的干扰力矩为： 代入前式得到重心位置变化引起的俯仰角静差，即： 又因为， 且在一般情况下?0较小，所以认为cos ?0 ?1，这样上式可化简为： 对于比例式自动驾驶仪而言，重心位置变化所引起的俯仰角稳态误差??s的绝对值与 成正比，而与反馈增益L?成反比。 5.4.3 飞机横侧向姿态稳定与控制 1.横侧向姿态的稳定和控制的基本方式 2.等滚转角的侧向转弯控制律 自动驾驶仪控制飞机航向角运动的原理 自动驾驶仪对航向控制的任务是保证飞机纵轴沿航向的稳定和飞行空速向量沿航向的稳定.为达到这两个目的,自动驾驶仪可借助于:方向舵、副翼、方向舵和副翼三种方法来实现。 方向舵产生立轴力矩 使 偏转； 侧滑和飞机倾斜产生侧力 使飞行速度向量 改变方向。 自动驾驶仪的航向通道就是靠操纵方向舵来达到稳定或改变飞机航向角的作用。 5.4.3 飞机横侧向姿态稳定与控制 1.横侧向姿态的稳定和控制的基本方式 飞机横侧向姿态的稳定和控制就是要保证高精度的偏航角?和滚转角?的稳定与控制，以实现令人满意的转弯飞行。 1.横侧向姿态的稳定和控制的基本方式 对于常规布局的飞机而言，横侧向姿态的稳定与控制一般是通过方向舵和副翼操纵来实现的。根据飞机的横侧向运动的特点，飞机横侧向控制的基本方式有两种： 通过方向舵实现水平转弯的侧向驾驶仪 通过副翼修正航向而用方向舵消弱荷兰滚的方案 5.4.3 飞机横侧向姿态稳定与控制通过方向舵实现水平转弯的侧向驾驶仪 放大 速率陀螺 垂直陀螺 副翼 舵回路 方向舵舵回路 飞 机 垂直陀螺 - - - - 控制律： 放大 速率陀螺 缺点：存在较大的侧滑角，空速与纵轴的协调差，使乘员不舒适，且转弯半径较大.因此仅适合于修正小的航向偏差。 两通道是各自独立的，设计较方便。 5.4.3 飞机横侧向姿态稳定与控制通过副翼修正航向而用方向舵消弱荷兰滚 放大 速率陀螺 垂直陀螺 副翼 舵回路 方向舵舵回路 飞 机 垂直陀螺 - - - - 控制律： 放大 航向陀螺 速率陀螺 上图虚线部分所示。 航向信号只送入自动驾驶仪的倾斜通道; 对航向通道留下角速度信号,用来防止飞机纵轴在航向上的震荡. A/P工作 向左偏转 (3)因滚转角?0与（?-?g）0反号，随着滚转角?逐渐增大，副翼的正向差动偏角?a将越来越小，当达到新的平衡时，副翼恢复到初始位置。 (4)随着速度向量和纵轴的转动,航向偏离信号将减小,滚转角信号（?0）占据上峰，副翼开始反向偏转,使滚转角?和偏航角 （?-?g）越来越小，最后恢复到零状态。 （2） 飞机的纵轴 也跟在速度向量的后面向左偏转 (1)当飞机纵轴偏离给定航向，使得（?-?g）0,机头偏离给定航向的右侧， 5.4.3 飞机横侧向姿态稳定与控制通过副翼修正航向而用方向舵消弱荷兰滚 5.4.3 飞机横侧向姿态稳定与控制-等滚转角的侧向转弯控制律 为了克服侧滑角的出现，必须研究侧向转弯过程中的协调控制问题。 协调转弯： 空速向量与飞机纵轴不能重合协调转动是产生侧滑角的根本原因，侧滑角使得阻力增大，乘坐品质差，不利于机动，因此，必须实现协调转弯（coordinated_turn）。 实现协调转弯应满足的条件为： 稳态的滚转角为常值； 稳态的偏航角速率为常值； 稳态的升降速度为零； 稳态的侧滑角为零。 5.4.3 飞机横侧向姿态稳定与控制等滚转角的侧向转弯控制律（续） 衡量协调转弯的形式有： 当飞机做协调转弯飞行时，速度向量V与飞机对称面间的夹角为零（?=0） 由于飞机重心处的侧向加速度正比于侧滑角，所以当协调转弯飞行时，侧向加速度ay=0； 做协调转弯飞行时，在垂直方向上的升力分量与重力平衡，水平方向的升力分量与离心力平衡。 5.4.3 飞机横侧向姿态稳定与控制等滚转角的侧向转弯控制律（续） 为了便于推导，假设俯仰角?=0，这样当进行协调转弯飞行时，飞机在水平和垂直方向的受力分析如5-47图所示，据此，写出水平和垂直方向的力平衡方程为： 求解上式