客机巡航段的飞行控制技术研究

发布时间：2020-07-05 15:16

【摘要】：通常来说,飞机在整个飞行过程中,处于巡航状态下的时间是最多的。飞机在巡航段使用自动飞行控制系统,可以极大地减轻驾驶员的操纵负担,而且还可以实时跟踪航线达到省油和安全的目标,还能给乘客一个舒适的乘机体验。本文利用经典控制方法设计A300客机的纵向及横侧向自动飞行控制律,并进行了以全面运动模型为飞行动力学模型的数学仿真。分析国内外大型客机的控制律研究现状,通过参考国内外的优秀文献,确定了本文所要实现的自动飞行模式。采用机理建模法建立大型客机的非线性六自由度模型,运用小扰动线性化方法对大型客机进行具体分析,最终得到了A300客机在巡航状态时的状态空间表达式。并对自然飞机的纵向及横侧向的运动特性做了时域分析,为下面的飞行控制律的设计和数学仿真奠定基础。以指令跟踪性能为核心目标,利用经典控制方法设计了横向通道和纵向通道的控制律。纵向自动飞行控制系统有俯仰角、垂直速度、高度和飞行速度控制模式,横侧向自动飞行控制系统有滚转角、侧滑角、偏航角和横侧向航迹控制模式。基于短周期或滚转运动模型的仿真表明,各模式均达到了性能指标要求。为了遵循相似原则,再现飞机实际飞行的情况,本文还进行了以纵向或横侧向全面运动方程的仿真实验。二种仿真结果的对比表明,由于限幅器和全面运动模型的使用,升降舵、油门杆、副翼和方向舵的偏转角变化的更为合理,更加符合飞机的实飞情况。并以此为依据判断所设计模式的实飞性能优劣,此外还对各种控制模式进行了抗干扰测试。仿真结果表明,俯仰角、垂直速度和滚转角控制模式的指令跟踪能力和抗干扰能力比较差。然后设计了基于空速反馈的俯仰角和垂直速度控制模式和侧滑角控制模式。仿真结果表明,所设计的新模式具有较好的指令跟踪能力和抗干扰能力。通过对各种控制律的设计和仿真得出结论,要想控制模式具有较好的指令跟踪能力和抗干扰能力,控制系统尽量不要独立工作,最好是几个系统同时工作。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V249.1

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本文编号：2742779