現(xiàn)代飛行控制

前言

《現(xiàn)代飛行控制》是一本以飛行控制基本理論、基本技術(shù)、基本方法及基本應(yīng)用為主的研究生教材（普通高等教育“九五”國家級重點(diǎn)教材），也是一本可供相關(guān)專業(yè)科技工作者閱讀的參考書。由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展愈來愈迅速，各個(gè)學(xué)科的關(guān)聯(lián)愈來愈強(qiáng)，所以控制系統(tǒng)、控制對象、相關(guān)系統(tǒng)、周圍環(huán)境及干擾的相互影響愈來愈大，工作的空間和時(shí)間愈來愈廣闊和持久。對飛行控制而言，這種情況尤為顯著。例如，近幾十年來，飛行控制發(fā)生了幾次根本性的變化和飛躍。首先是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了飛行器隨控布局CCV（Control Configuration Vehicle）總體設(shè)計(jì)思想，取代了、過去長期以氣動(dòng)布局為核心的飛行器總體設(shè)計(jì)思想。它實(shí)質(zhì)上是一種考慮氣動(dòng)布局、飛行器結(jié)構(gòu)、推進(jìn)裝置及飛行控制4個(gè)主要環(huán)節(jié)并以飛行控制為紐帶的綜合化（集成化或一體化——intetration）總體設(shè)計(jì)思想。顯然飛行器是上述4個(gè)環(huán)節(jié)的總稱，而不是單指4個(gè)環(huán)節(jié)中的某個(gè)單一環(huán)節(jié)（如氣動(dòng)布局）。采用隨控布局的設(shè)計(jì)思想，并發(fā)揮飛行控制的紐帶作用，不但可充分發(fā)揮每一個(gè)環(huán)節(jié)的潛力，尤其可充分發(fā)揮4個(gè)環(huán)節(jié)的綜合優(yōu)化效能，從而大大提高飛行器的總體性能。飛行控制之所以能成為隨控布局設(shè)計(jì)思想中的4個(gè)主要環(huán)節(jié)之一并起到紐帶作用，首先因?yàn)樵谔岢鲭S控布局設(shè)計(jì)思想的同時(shí)，出現(xiàn)了主動(dòng)控制技術(shù)ACT（Active Control Technology）。主動(dòng)控制技術(shù)一改過去被動(dòng)應(yīng)付的控制方式（如為了保證足夠靜穩(wěn)定度所采取的降低氣動(dòng)效應(yīng)的控制方式），而采用放寬靜穩(wěn)定度甚至出現(xiàn)負(fù)穩(wěn)定度的高效主動(dòng)控制措施等。其次，20世紀(jì)70年代開始出現(xiàn)綜合化控制系統(tǒng)，如綜合飛行／火力、綜合飛行／推進(jìn)及綜合飛行／推進(jìn)／火力控制系統(tǒng)。從控制角度而言，已從某一單個(gè)系統(tǒng)的被動(dòng)應(yīng)付控制方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)控制方式，并上升到集成化控制系統(tǒng)階段。目前綜合化控制的理論基礎(chǔ)為經(jīng)典控制、現(xiàn)代控制及大系統(tǒng)理論，所反映的技術(shù)為集成化（一體化）技術(shù)，在建模方法和數(shù)學(xué)處理上屬于連續(xù)系統(tǒng)和離散事件系統(tǒng)范疇，而且主要屬于連續(xù)系統(tǒng)范疇。當(dāng)前和今后一段時(shí)間內(nèi)，顯然必須深入研究有關(guān)智能化、高級智能化、人機(jī)融合以及更為復(fù)雜的系統(tǒng)的理論、建模及分析方法等問題，以便促成新的飛躍。

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代飛行控制》著重介紹飛行控制的基本理論、基本方法、基本技術(shù)及基本應(yīng)用方面的內(nèi)容，并力求反映當(dāng)前國內(nèi)外及北京航空航天大學(xué)導(dǎo)航制導(dǎo)與控制博士點(diǎn)的研究成果。主要內(nèi)容包括飛行控制與相關(guān)學(xué)科和因素的協(xié)同發(fā)展關(guān)系，原始系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)的建模與驗(yàn)?zāi)７椒?；飛行性能的分析與主動(dòng)控制技術(shù)對應(yīng)的飛行力學(xué)原理；飛行品質(zhì)及其評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；電傳操縱系統(tǒng)的可靠性、余度技術(shù)以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析和控制律設(shè)計(jì)方法；主動(dòng)控制技術(shù)的各種功能及其實(shí)現(xiàn)方法；綜合控制和戰(zhàn)術(shù)飛行管理系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、性能評價(jià)及仿真方法；綜合系統(tǒng)的規(guī)范化建模及其穩(wěn)定性、可達(dá)性和系統(tǒng)優(yōu)化分析方法，非線性和變參數(shù)系統(tǒng)的求解、分析及綜合方法?！　　冬F(xiàn)代飛行控制》可作為飛行器控制學(xué)科的研究生教材，也可供相關(guān)專業(yè)的科技工作者參考。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 飛行控制與相關(guān)學(xué)科和因素的關(guān)聯(lián)1.1.1 飛行控制與相關(guān)學(xué)科和技術(shù)的關(guān)聯(lián)1.1.2 研制飛行器的策略與國家決策及國家軍事決策的關(guān)聯(lián)1.1.3 飛行控制系統(tǒng)性能與飛行器性能以及它們的規(guī)范或協(xié)議的關(guān)聯(lián)1.1.4 飛行控制系統(tǒng)研制流程1.1.5 飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程1.2 飛行控制系統(tǒng)的建模與驗(yàn)?zāi)７椒?.2.1 飛行控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1.2.2 飛行控制系統(tǒng)的建模與有效性鑒別1.2.3 對仿真模型的校核、驗(yàn)證與確認(rèn)1.3 飛行控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與魯棒性1.3.1 飛行控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性1.3.2 飛行控制系統(tǒng)的魯棒性復(fù)習(xí)思考題參考文獻(xiàn)第2章 飛行力學(xué)2.1 飛行性能2.1.1 飛機(jī)在鉛垂平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程2.1.2 平飛需用推力2.1.3 可用推力2.1.4 飛機(jī)的基本飛行性能2.1.5 計(jì)及動(dòng)能變化的最速上升2.1.6 航程與續(xù)航時(shí)間2.1.7 盤旋飛行2.2 飛機(jī)擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)模態(tài)的可觀性、可控性和可擾性分析2.2.1 系統(tǒng)模態(tài)的表示式2.2.2 可觀性、可控性與可擾性2.3 放寬縱向靜穩(wěn)定度要求的飛機(jī)特性2.3.1 放寬靜穩(wěn)定度后飛機(jī)的縱向平衡與操縱2.3.2 配平升力和配平阻力2.3.3 縱向靜不穩(wěn)定飛機(jī)的鎖舵動(dòng)態(tài)特征2.4 直接力控制2.4.1 概述2.4.2 直接升力控制2.4.3 直接側(cè)力控制2.4.4 直接阻力／推力控制2.5 飛機(jī)的敏捷性2.5.1 產(chǎn)生背景2.5.2 敏捷性及機(jī)動(dòng)飛行形式復(fù)習(xí)思考題參考文獻(xiàn)第3章 飛機(jī)的飛行品質(zhì)3.1 概述3.2 飛行品質(zhì)3.2.1 縱向飛行品質(zhì)3.2.2 橫側(cè)向飛行品質(zhì)3.3 大迎角非線性和慣性交感飛行品質(zhì)3.4 關(guān)于敏捷性問題3.5 飛行品質(zhì)評價(jià)準(zhǔn)則3.5.1 飛行品質(zhì)的評估方法3.5.2 飛行品質(zhì)的評價(jià)等級3.5.3 飛機(jī)俯仰軸飛行品質(zhì)要求3.5.4 對飛機(jī)法向飛行軌跡軸的要求3.5.5 縱向速度軸的飛行品質(zhì)要求3.5.6 滾轉(zhuǎn)軸的飛行品質(zhì)評價(jià)準(zhǔn)則3.5.7 航向軸飛行品質(zhì)評價(jià)準(zhǔn)則3.6 飛行品質(zhì)評價(jià)中的幾個(gè)問題3.6.1 系統(tǒng)時(shí)間延遲的影響3.6.2 人感系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對飛行品質(zhì)的影響復(fù)習(xí)思考題參考文獻(xiàn)第4章 飛機(jī)電傳操縱系統(tǒng)4.1 概述4.2 電傳操縱系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)4.2.1 系統(tǒng)的可靠性4.2.2 系統(tǒng)飛行品質(zhì)和控制律設(shè)計(jì)4.2.3 系統(tǒng)的故障檢測與監(jiān)控能力4.2.4 四防設(shè)計(jì)4.3 電傳操縱系統(tǒng)控制律結(jié)構(gòu)分析4.3.1 電傳操縱系統(tǒng)功能4.3.2 典型電傳操縱系統(tǒng)控制律結(jié)構(gòu)分析4.3.3 電傳操縱系統(tǒng)的多模態(tài)控制4.3.4 電傳操縱系統(tǒng)增穩(wěn)功能的實(shí)現(xiàn)4.4 電傳操縱系統(tǒng)控制律的設(shè)計(jì)4.4.1 概述4.4.2 電傳系統(tǒng)控制律設(shè)計(jì)方法綜述4.4.3 電傳操縱系統(tǒng)控制律設(shè)計(jì)4.5 大迎角機(jī)動(dòng)飛行控制系統(tǒng)控制律4.5.1 概述4.5.2 X一31A試驗(yàn)機(jī)飛行控制規(guī)律簡介4.6 電傳操縱系統(tǒng)的余度技術(shù)4.6.1 概述4.6.2 余度技術(shù)4.6.3 電傳操縱系統(tǒng)余度系統(tǒng)實(shí)例4.6.4 自修復(fù)飛行控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)思考題參考文獻(xiàn)第5章 主動(dòng)控制技術(shù)5.1 主動(dòng)控制技術(shù)概念5.2 放寬靜穩(wěn)定5.2.1 放寬靜穩(wěn)定性的效益5.2.2 放寬靜穩(wěn)定性飛機(jī)飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求5.3 邊界控制系統(tǒng)5.3.1 概述5.3.2 邊界限制方案分析5.3.3 迎角閉環(huán)邊界限制系統(tǒng)5.3.4 采用非線性反饋的邊界限制控制器5.4 直接力控制5.4.1 概述5.4.2 直接升力控制的非常規(guī)機(jī)動(dòng)5.4.3 側(cè)向3種非常規(guī)機(jī)動(dòng)模式5.4.4 縱向解耦控制律設(shè)計(jì)5.4.5 非常規(guī)機(jī)動(dòng)直接爬升模態(tài)的實(shí)現(xiàn)5.4.6 直接升力控制的特征向量配置設(shè)計(jì)5.5 陣風(fēng)減緩和乘坐品質(zhì)控制5.5.1 概述5.5.2 大氣擾動(dòng)的數(shù)學(xué)描述5.5.3 大氣擾動(dòng)對飛機(jī)運(yùn)動(dòng)的影響5.5.4 陣風(fēng)減緩和乘坐品質(zhì)控制系統(tǒng)5.6 機(jī)動(dòng)載荷控制5.6.1 概述5.6.2 大型飛機(jī)的機(jī)動(dòng)載荷控制5.6.3 小型戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)動(dòng)載荷控制5.7 主動(dòng)顫振抑制系統(tǒng)5.7.1 概述5.7.2 抑制顫振的方法5.7.3 顫振主動(dòng)抑制系統(tǒng)5.8 新型主動(dòng)控制功能復(fù)習(xí)思考題參考文獻(xiàn)第6章 綜合控制與戰(zhàn)術(shù)任務(wù)飛行管理6.1 概述6.2 綜合飛行／火力控制系統(tǒng)6.2.1 綜合飛行／火力控制系統(tǒng)的基本組成及特點(diǎn)[1]6.2.2 系統(tǒng)坐標(biāo)系的選擇及定義[2，3]6.2.3 目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)器原理[4]6.2.4 火力控制系統(tǒng)建模Ⅲ6.2.5 綜合飛行／火力控制對飛行控制系統(tǒng)的要求6.2.6 綜合飛行／火力控制系統(tǒng)耦合控制律設(shè)計(jì)及系統(tǒng)仿真6.2.7 超控耦合器的設(shè)計(jì)6.2.8 綜合飛行／火力控制系統(tǒng)性能分析與評價(jià)[15]6.3 綜合飛行／推進(jìn)控制系統(tǒng)6.3.1 概述6.3.2 系統(tǒng)組成與功能6.3.3 綜合飛行／推進(jìn)系統(tǒng)的建模6.3.4 飛機(jī)起飛時(shí)控制律的設(shè)計(jì)及分析[20]6.4 綜合飛行／火力／推進(jìn)控制與戰(zhàn)術(shù)任務(wù)飛行管理6.4.1 概述6.4.2 系統(tǒng)的組成與功能6.4.3 戰(zhàn)術(shù)飛行實(shí)時(shí)軌跡優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.4.4 綜合飛行／火力／推進(jìn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)思考題參考文獻(xiàn)第7章 綜合系統(tǒng)與非線性、變參數(shù)系統(tǒng)7.1 概述……

章節(jié)摘錄

插圖：1.建立飛機(jī)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確的被控對象數(shù)學(xué)模型是控制律設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。一般來說，飛機(jī)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型是復(fù)雜的變系數(shù)非線性六自由度微分方程。目前，直接采用這種復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行初步設(shè)計(jì)是不現(xiàn)實(shí)的。通常的方法是，利用小擾動(dòng)線化方法，將其線性化，并將時(shí)變參數(shù)問題利用系數(shù)凍結(jié)法變成常系數(shù)的運(yùn)動(dòng)方程。通常，初步控制律就是基于給定飛行狀態(tài)（給定的高度及空速狀態(tài)）條件下的縱向及橫側(cè)向線性微分方程進(jìn)行設(shè)計(jì)的，從而得到僅適于這種飛行狀態(tài)的控制律結(jié)構(gòu)及參數(shù)。通過逐次對整個(gè)飛行包線內(nèi)不同飛行狀態(tài)下的控制律設(shè)計(jì)，可得到適于不同飛行狀態(tài)的控制律結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并利用不同的方法進(jìn)行控制律參數(shù)及結(jié)構(gòu)的調(diào)參規(guī)律設(shè)計(jì)，最后得到一個(gè)適合于整個(gè)包線的完整的飛行控制律。鑒于上述控制規(guī)律是利用線化模型設(shè)計(jì)的，因此，還必須確認(rèn)該控制律是否適用于飛機(jī)真實(shí)的非線性模型。目前，這種確認(rèn)的基本方法是采用非線性仿真，通過非線性仿真檢驗(yàn)和修改線性設(shè)計(jì)時(shí)所得的控制規(guī)律。無論是線性還是非線性的飛機(jī)模型，在開始控制律設(shè)計(jì)時(shí)，其具體氣動(dòng)參數(shù)只能是分析預(yù)測和風(fēng)洞的試驗(yàn)結(jié)果，一般來說準(zhǔn)確性不高。因此，在飛機(jī)研制的后續(xù)過程中，還必須依據(jù)不同階段獲得的飛機(jī)模型參數(shù)對控制律進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?.設(shè)計(jì)統(tǒng)一的多模態(tài)控制律如4.3 節(jié)所述，現(xiàn)代電傳操縱系統(tǒng)是一種任務(wù)可裁剪的多模態(tài)控制系統(tǒng)，因此，必須根據(jù)不同飛行任務(wù)要求對控制律進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。在各種模態(tài)控制律設(shè)計(jì)完成后，還必須對多模態(tài)控制律進(jìn)行綜合，得到統(tǒng)一的多模態(tài)控制律，并應(yīng)設(shè)計(jì)合理的控制律轉(zhuǎn)換邏輯。3.依據(jù)飛行任務(wù)設(shè)計(jì)控制律對不同飛行任務(wù)的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制律設(shè)計(jì)時(shí)，必須依據(jù)相應(yīng)的飛行任務(wù)選取相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)類型，并決定選用的飛行品質(zhì)評價(jià)準(zhǔn)則。同時(shí)還應(yīng)看到，為了滿足所選用的飛行品質(zhì)評價(jià)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)不單純是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的設(shè)計(jì)，還必須按飛行品質(zhì)準(zhǔn)則要求實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì)，如桿力梯度設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)換瞬態(tài)設(shè)計(jì)等。

編輯推薦

《現(xiàn)代飛行控制》是普通高等教育“九五”國家級重點(diǎn)教材之一。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    現(xiàn)代飛行控制 PDF格式下載

---