《飞行控制系统》课程实验（8学时）

《飞行控制系统》课程实验（8学时）

一、目标

通过本实验，学生能够掌握基本的飞行控制系统的结构，设计的方法，仿真验证方法及控制性能的分析，加深对课堂教学内容的理解。

二、环境

在windows操作系统下，matlab/simulink下进行设计与开发。

三、内容

（一）飞机纵向飞行控制系统的设计与仿真 （4学时）

1、飞机纵向自然特性的分析与仿真，包括短周期模态，长周期模态的分析，求解阻尼与自然频率，分析开环响应特性。 2、飞机俯仰角控制系统的设计； 3、飞机速度控制系统的设计； 4、飞机纵向运动的仿真与分析

（二）飞机侧向飞行控制系统的设计与仿真 （4学时）

1、飞机纵向自然特性的分析与仿真，包括滚转模态，荷兰滚及螺旋模态的分析，求解阻尼与自然频率，分析开环响应特性。 2、飞机滚转角控制系统的设计； 3、飞机航向控制系统的设计；

4、飞机侧向航向协调控制仿真与分析

四．要求

1.在matlab下进行编程，系统设计与仿真；

2.撰写实验报告，要求给出设计的参数，实验结果及曲线。

附录：

（一）飞机纵向俯仰角与速度控制系统设计 某飞机的纵向线性小扰动方程为：

??Alonx?Blonu x其中 状态x?[?u???q???h]T，控制量u?[??e??T]T 问题：

1、分析飞机纵向动力学模态，求飞机的长周期与短周期阻尼与自然频率。 2、对升降舵及油门单位阶跃输入下的飞机自然特性进行仿真，画出相应的状态曲线。

?q3、采用短周期简化方法，求出传递函数G??e(s)。采用根轨迹方法设计飞机的俯仰角控制系统，并进行仿真。

?u4、基于长周期简化方法，求出传递函数G??T(s)，设计飞机的速度控制系统，并进行仿真。

5、基于纵向线性模型（状态方程），分别对速度控制与俯仰角控制进行仿真。

10。 s?10要求：给出相应的传递函数，画出相应的结构图根轨迹图及仿真曲线。

假设作动器特性为

（二）飞机侧向滚转角控制系统设计 某飞机的侧向线性小扰动方程为：

??Alatx?Blatu x其中 状态x?[???p?r????]T，控制量u?[??a??r]T 问题：

1、求出侧向运动方程的特征根，及对应的模态，求出荷兰滚模态的阻尼及自然频率。

2、对副翼与方向舵单位阶跃输入下的自然特性进行仿真。

?p3、采用简化方法，求出传递函数G?采用根轨迹方法设计飞机的滚转角控制?a(s)。系统，并进行仿真。

4、设计飞机航向控制系统，并进行仿真。

5、设计飞机方向舵协调控制律，基于侧向线性模型（状态方程），进行航向控制系统的仿真。

10假设作动器特性为。

s?10要求：给出相应的传递函数，画出相应的结构图根轨迹图及仿真曲线，提交word打印稿。

1. 数据文件在dataX.mat文件中，按照学号的最后一位选择相应的数据文件。 如学号最后一位为5，则选择data5.mat文件作为你设计的数据。

2. 在matlab中 输入load data5 则可将数据导入， 其中 alon为纵向系统阵，blon为纵向控制输入阵 alat为侧向系统阵，blat为侧向控制输入阵

控制量的单位为deg，状态变量的单位为（deg，deg/s， m） 3、由状态方程求传递函数用ss2tf（）函数。 4、仿真可以用simulink搭建仿真图。 5、仿真的输入采用单位阶跃。

6、曲线要标注单位，用plot画，不能直接copy scope中的图。

例：

Root Locus300.380.260.190.130.0850.043025201510Imaginary Axis200.52100.8505-100.81015-200.52200.26-10-80.19-6Real Axis0.13-40.085-20.04253002-30-120.38

图2.2 俯仰角速率回路根轨迹

此时，选择阻尼??0.7，得到Kq?0.4。角速率回路的单位阶跃响应曲线如图2.3所示。

1.41.21q(deg/s)0.80.60.40.20024t(s)6810图2.3 角速率回路单位阶跃响应曲线。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/c11v.html