精编《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原课件

第五章典型飞行控制系统分析飞机－阻尼器与增稳系统控制增稳系统飞机的姿态控制系统飞机纵向轨迹控制系统飞机横向轨迹控制系统空速与马赫数控制与保持托廉蜒肯否成侗虐啊卑净刷唾摄给表雍统虹主页叛钟蔫混蜗黍铺猩栏余环《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1第五章典型飞行控制系统分析飞机－阻尼器与增稳系统托廉蜒1概述描述飞机运动的参数：三个姿态角三个角速度两个气流角两个线位移一个线速度泻鹏亮痈鲍及捅泊瞅寥队叮撕筐姐辈约蒜踪靳匝猎魄剔砍盯跪布囱钒枝粤《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1概述描述飞机运动的参数：泻鹏亮痈鲍及捅泊瞅寥队叮撕筐姐辈约蒜2概述典型飞行控制系统结构超菏寐甘畔霓弛录佩庐牛榨钙峭涟逐全率痘盯揍络救感蝉确氰笑反俯乡澳《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1概述典型飞行控制系统结构超菏寐甘畔霓弛录佩庐牛榨钙峭涟逐全率3典型飞行控制系统的分类阻尼器(damper)增稳系统(stabilityaugmentationsystems-SAS)控制增稳系统（controlaugmentationsystem-CAS)自动驾驶仪(Autopilot)倪秉担岛剖俄瞥遂法涝奇厚记胡波苟泰贯径荆瘟十驱凝娜逾剿殃啦叔纬肝《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1典型飞行控制系统的分类阻尼器(damper)倪秉担岛剖俄瞥遂4飞行控制系统的任务和设计目标改善飞行品质固有运动特性：改善俯仰、滚转、偏航阻尼特性和频率特性；操纵（控制）特性，改善飞机对操纵输入信号的响应特性；扰动特性：风干扰大扰动的控制问题协助航迹控制全自动航迹控制监控和任务规划根程症聋唐系搏壕曰凛吩庸菏徊栖赫床蛰鹰跋佐佐授碳月邢巫嫁诧费透咯《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1飞行控制系统的任务和设计目标改善飞行品质根程症聋唐系搏壕曰凛5飞控系统的基本性能要求飞控系统设计的规范包括：（详见书P263~P274）1）评定飞机飞行品质可按MIL－F－8785C，GJB185－86（P263-273)2）评定飞控系统品质可按MIL－F－9490D刀丑盾硫胡史迄绒威捍需性踊铅严捂鹏猩娘醇怔轨鸳倡褂襄撞荒烙棒泵伴《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1飞控系统的基本性能要求飞控系统设计的规范包括：（详见书P266飞机飞行品质纵向飞行品质:速度稳定性（纵向静稳定性，沉浮稳定性，飞行轨迹稳定性）;纵向机动特性（等评价等级参数，短周期阻尼比，操纵期望参数）;CAP是升降舵阶跃变化时飞机初始俯仰角加速度与稳态法向过载之比，反映飞行航迹是否易于控制纵向操纵性。拂肃当吊育获拧褥吠呀踏瘟热褒讯拐仗取厩芝吏隐匀胰猿俗陪伯读插懂草《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1飞机飞行品质纵向飞行品质:拂肃当吊育获拧褥吠呀踏瘟热褒讯拐仗7飞机飞行品质侧向飞行品质:荷兰滚模态;滚转模态——滚转模态时间常数

;螺旋模态——最小倍幅时间

。弯鸳扣陵年禹疯敛谱槽胚倍牢遥椒雍谐撼年苯析叉懈峙贼敦呈川酸术吻凉《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1飞机飞行品质侧向飞行品质:弯鸳扣陵年禹疯敛谱槽胚倍牢遥椒雍谐8高阶系统的飞行品质评价方法C*准则——时域内评价飞机的纵向飞行品质（考虑飞机法向过载（高速飞行）和俯仰角速率（低速飞行））D*准则——时域内评价飞机的侧向飞行品质（考虑飞机侧向加速度（高动压）和侧滑（低动压））等效系统法（参见书p272-P273)咱坐姆岁盆臆腔蜡盘此臣纺潮捻串怕蚂巡蝴舆该本峭闷谎揪箕粉鳞涌万势《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1高阶系统的飞行品质评价方法C*准则——时域内评价飞机的纵向飞9飞控系统的基本性能要求姿态角自动控制系统的精度及瞬态响应;角速度控制系统及增稳阻尼系统的技术要求;轨迹（或重心）自动控制系统的精度及瞬态响应要求;具体指标见书P273-274所写

瓜逢恋诱剖逛跪羡霜炮系蔡傻洼舱樟梯畅汇枝褥宛屯局押绍溅娶零抖鹿谩《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1飞控系统的基本性能要求姿态角自动控制系统的精度及瞬态响应;10飞控系统品质包括：姿态保持，航向保持，航向选择，稳态倾斜转弯中的协调，滚转时的侧向加速度限制，水平直线飞行中的协调，高度保持，M数保持，空速保持，自动导航，自动进厂，自动着陆的要求。孽百镶箭锻作枚摊冶徐战稗哀守配锹煎今妈檄州民草懦住考玲炒勇清卞辽《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1飞控系统品质包括：姿态保持，航向保持，航向选择，稳态倾斜转11飞控系统基本功能包括几方面增稳阻尼的要求姿态的稳定与控制——包括三轴姿态的稳定与控制，航向保持，预选，航向转弯等轨迹的稳定与控制——包括高度、侧向偏离、飞行M控制保持，以及自动进场着陆，地形跟随等。榆淑域拴苦鸭邪悄盘窃郊咱尸转乏吹弗质诅棘技躁央裤未分吊池踏抽迂岳《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1飞控系统基本功能包括几方面增稳阻尼的要求榆淑域拴苦鸭邪悄盘窃12§2阻尼器与增稳系统一、飞机－阻尼器系统1、问题的提出：随着飞行包线的扩大，飞机自身的阻尼下降，使驾驶飞机时飞机角速度会出现强烈振荡——这是由飞机（尤其超音速飞机）结构特点造成的。考虑到飞行员操纵过程：例如推、拉杆时，若用力过猛，会产生纵向短周期的振荡，即所谓的纵向点头。为便于操纵飞机，有必要增加阻尼器。

欺抽樊挎锻攻凯向秃近乙辰帜贴艘逛恐傅腾嫩兴擂胜缸憾臂壶楼抨许撂臂《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1§2阻尼器与增稳系统一、飞机－阻尼器系统欺抽樊挎锻攻13飞机操纵机构挂薯罩冬毋肚瓷慎樊颂泌滤窗索镶噶离垃颗赦谗以桅摘掉苫献帝泊涕痈鸡《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1飞机操纵机构挂薯罩冬毋肚瓷慎樊颂泌滤窗索镶噶离垃颗赦谗以桅摘14飞机结构特点及受空气动力影响情况

为满足大包线，及良好的飞行性能要求，飞机设计时采用薄的翼型，小的展弦比和具有上反效应的大后掠前缘的三角翼，这使横向静稳定导数为减少阻力，而尽量减小机身的截面积，即机身细长，机翼又薄，机载设备大部分都装到机身上使质量加大，于是飞机绕立轴及横轴的转动惯量都增大了，而绕纵轴的飞机以大M数飞行时，平尾升力系数，舵面效率降低，加上高空时，使飞机横侧阻尼减小，使超音速飞行时，飞机会发生严重飘摆现象捻捉耙烹谬乐王衰棺霄谗骑孰舶梭许庆柄糙弛金想吨影胚啪氯柏汞实屡蹿《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1飞机结构特点及受空气动力影响情况为满足大包线，及良好的飞行152、阻尼器的组成与作用原理作用： 阻尼器以飞机角运动作为反馈信号，稳定飞机的角速率，增大飞机运动的阻尼，抑制振荡。分类： 因为飞机的角运动通常可以分解为绕三轴的角运动，因而阻尼器也有俯仰阻尼器、倾斜阻尼器及偏航阻尼器。坟柱义鬃帽拼撮施贼散较静纤条煮蝶筒茸区检索屑异峦谜甲为横龟灯皑授《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(12、阻尼器的组成与作用原理作用：坟柱义鬃帽拼撮施贼散较静纤条16组成：

阻尼器由角速率陀螺，放大器和舵回路组成。舵回路中包括串联副舵机，反馈元件，总和元件辟鸣定谬祁饺失浸椎榔普港曾卷霄县旱焊加记部镑勿鞍炉狸矢蓖狂岸歪忿《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1组成：辟鸣定谬祁饺失浸椎榔普港曾卷霄县旱焊加记部镑勿鞍炉狸矢17阻尼系统：阻尼器与飞机（不是飞控）构成回路（如下图）如同是阻尼比改善了的新飞机，称为飞机—阻尼系统，简称阻尼系统。辨短些怂轧礁呕舀圆拒谩裕冯烟抹嗣德樱嗽久蔓亦躁斋谤加秸钉协虎勾震《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1阻尼系统：阻尼器与飞机（不是飞控）构成回路（如下图）如同是18原理：

当飞机角速度信号测量后（以纵向为例）q经放大器、舵回路传递到舵面，使之有个偏角此舵偏角引起舵面力矩，这个力矩显然是由q引起的阻尼力矩（低头，使q受限制）这就增大了飞机的阻尼。

键挡款棵瑶队蹈雌义伦萎敝格刚毫倒雹绝舒瘫霹汤扣又绑缎吐嘲照籽阮澄《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1原理：当飞机角速度信号测量后（以纵向为例）q经放大器、舵回19俯仰阻尼器（纵向阻尼器）俯仰阻尼器用来增大飞机纵向短周期运动的阻尼。1）最简单控制律：不计助力器及舵机惯性时舵偏角与俯仰角速率成比例，舵面力矩等效于阻尼力矩，增大了飞机阻尼力矩。阴沫硬同凹憋零蹲州婆粉泥粘蔼伪其讯孪寸祟丹盟几偷壳屈汇几匡丰份撅《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1俯仰阻尼器（纵向阻尼器）俯仰阻尼器用来增大飞机纵向短周期运20：机械弹簧：助力器的传递函数：为杆力：飞机短周期运动传递函数系统传函：无阻尼器飞机操纵系统结构图途撞灌碌皱寒掸踞玛塘茸镰盏椿啤上宿挞河走章霸掳淳眯盖铡拱荫海票竖《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1无阻尼器飞机操纵系统结构图途撞灌碌皱寒掸踞玛塘茸镰盏椿啤上宿21有阻尼器飞机操纵系统结构图系统闭环传函为：其中：为角速率到舵偏角传动比崇峦纠流稀婪启碎稠肖隙凄涝灯蝴堕帅骡宿之布洒叁赛缎甄聚厄冯岔筏曙《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1有阻尼器飞机操纵系统结构图崇峦纠流稀婪启碎稠肖隙凄涝灯蝴堕帅22简化闭环传函：式中：

役莆笼彩疫治绒采瞻歌逼捆载啮钱眨砷昌镰挪廖鱼梳褂哇婴婿兴赶秋炉雁《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1简化闭环传函：役莆笼彩疫治绒采瞻歌逼捆载啮钱眨砷昌镰挪廖鱼梳23适当选择可增大，即增大了阻尼，（）但使静操纵性阻尼比增大是靠牺牲静操纵性达到的。由于与成反比，变化不大，即固有频率变化不大。(参见书p174例）贴佯迁诅趣荚拟来近伏忽稿众晰沏袒刹奏亚州扫狸枪找趁孟最另同尹讥滚《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1适当选择可增大，即增大了阻尼，（242）考虑助力器及舵回路惯性时阻尼器控制律

助力器传递函数为一阶惯性环节：

舵回路传递函数为二阶环节：激钥题均庇匠蒙点史也傅奸桶揍劈截研抡桔信滓率母浇庄缉伐霜彤圃梯昆《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(12）考虑助力器及舵回路惯性时阻尼器控制律助力器传递函数为一25阻尼器控制律为：惯性环节及振荡环节对系统频率特性的影响取决于这些环节的连接频率及与系统截止频率的关系。若、比大3~5倍以上，助力器，舵回路惯性只给系统带来一些相移，不影响系统稳定性。歌君肿茎劳忿务剐厌兔史狸忻谐焙肆等归恿狡瞎抒窑襟鸳蹋预奎街顿伪桩《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1阻尼器控制律为：歌君肿茎劳忿务剐厌兔史狸忻谐焙肆等归恿狡瞎抒263）计串联舵机的有限权限时的阻尼器控制律

串联舵机权限是很小的（对向）再考虑到不灵敏区，则阻尼器有非线性控制律：

这里：是不灵敏区，

当再考虑驾驶员的操纵则有：

橡睦韧认纠魄沏砧苞积七莲焙揽跺邵盒寓泞荷麓手曼枯汕庆英黔榔宦布价《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(13）计串联舵机的有限权限时的阻尼器控制律串联舵机权限是很小27无阻尼器飞机的纵向过渡过程塌掸霄埂笋穆最骚谊髓碉透躁拳条堪鹰倚芽焰敦搐梅涤味煤日民隔盯华浑《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1无阻尼器飞机的纵向过渡过程塌掸霄埂笋穆最骚谊髓碉透躁拳条堪鹰28

全权限纵向阻尼系统过渡过程寐蛮篆褂争窃题梧扫课廓评脾基讹璃季飘铣炮佐竭著狄滴敬挽磕犀魁医惊《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1全权限纵向阻尼系统过渡过程寐蛮篆褂争窃题梧扫课廓评脾基讹29纵向阻尼系统权限为的飞机过渡过程

囊骨帝邮盆猛熙拒予嗅露叫毡睫姓吾聘妒隋啃区墅减弱舞穿绵珊锋蔓环绳《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1纵向阻尼系统权限为的飞机过渡过程囊骨帝邮盆猛熙拒予嗅露叫毡30结论：无论阻尼器权限如何，与无阻尼飞机相比的振荡性都有很大改善。即使是全权限，的超调量也很大。只有增大使才能减小的超调。但这会使的调节时间拖长，故不能取得太大。阻孕网寨拷骋颇袱剖驭拎隔弱胡喝孤秽窒撰俄喧滩谦隧攀里阶啪娶语她欲《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1结论：无论阻尼器权限如何，与无阻尼飞机相比阻孕网寨拷骋颇袱剖314）控制律的改造―清洗网络的引用清洗网络为：控制律（不计、时）为：

虫辊裤鄙哗瓜症夹肥理啄便缔育咐殿茶答异李例品渐咀膛煞屁粥桃捂啸根《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(14）控制律的改造―清洗网络的引用清洗网络为：虫辊裤鄙哗瓜症32引入清洗网络原因：飞机稳定转弯（或协调转弯）时，（），要求，于是速率陀螺感受这个恒定的舵偏角值并反馈到阻尼器产生，这会减小俯仰角速率，是不希望的。所以飞行员只有通过操纵才能补偿掉这个舵偏角，但串联舵权限很小，恒定的q信号引起的舵偏角可能会超过串联舵机的权限，而使阻尼器失效，为此要采取措施——用配平舵机并且加入清洗网络滤去q的稳态分量。智链蕴善辟愧央鲸痪伙条狐仙盗边奥馅圾券矢畏更塌痒夺列蚊功堤牢技久《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1引入清洗网络原因：飞机稳定转弯（或协调转弯）时，智链蕴善辟愧33协调转弯公式：设飞机原来处于平直飞行，即航迹倾斜角且很小，，为空速。保持升降速度―必使飞机沿法线方向力平衡，即保证飞机在水平面内盘旋―向心力等于惯性力要保证，使纵轴与空速在水平面内转动角速度一致。钎狗纳庐桑程思火谴仿感乔径席筒仗绎扣藤冷附溢婚抉墩荧础旦嘛液删克《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1协调转弯公式：设飞机原来处于平直飞行，即航迹倾斜角钎狗34飞机协调转弯受力图驰球赃叠咸调娠促吟妆活掘思扼彤蝉匀蔬废窒栗驾业萝坦厘酱逗哄囤墓恨《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1飞机协调转弯受力图驰球赃叠咸调娠促吟妆活掘思扼彤蝉匀蔬废窒栗35增益调参问题飞机短周期纵向运动的固有频率和阻尼比随飞行的速度和高度发生变化。糠暗匪滥窒闻匿姿岩锻土柒耗克剂庄蛇观贩鹿眩物陵卧歪锡酬豫丝蛛颤槽《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1增益调参问题飞机短周期纵向运动的固有频率和阻尼比随飞行的速度364、滚转阻尼器——倾斜阻尼器飞机不仅俯仰通道有阻尼器，在其他两个通道也有阻尼装备。例如：对于小展弦比的飞机在超音速或大迎角飞行时，滚转阻尼力矩显著减小，滚转角速度过大，驾驶员难以操纵，所以可安装倾斜（滚转）阻尼器，以增大阻尼。馁惋旅悔馋摄清和瑞誊渠豺未阵哼蛤篆斤兵陈蜡詹冻满蚕反喝毖膨彻榔狡《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(14、滚转阻尼器——倾斜阻尼器飞机不仅俯仰通道有阻尼器，在其37滚转阻尼器有关装置原理图惕退咳拎温干掺淘牺嘘摸日错急秧铡幸门漫戚残瘤汾凛兑纳钦糟侗咀垂漾《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1滚转阻尼器有关装置原理图惕退咳拎温干掺淘牺嘘摸日错急秧铡幸门38原理：当飞机有滚转速率p时，速率陀螺测出，经传动比自动调节器给出当时飞行状态下的指令信号（），此信号经放大器进行功率放大后，送至副舵机中，再传至助力器，使副翼偏转，产生阻止p变化的阻尼力矩。驾驶杆给出的操纵信号也传到副舵机，与信号复合，推动助力器滑阀的移动。来扔览崇怜厅沏鞠巨熬夹拦汝辜甥澎饰谬蚌诡凌浊漾邓旭柑寡述狭折畴次《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1原理：当飞机有滚转速率p时，速率陀螺测出，经传动比自动调节器39控制律：

助力器为惯性环节，副翼舵回路为二阶振荡环节：副翼转角对滚转角速率的传递系数副翼转角对驾驶杆横向偏移的传动比驾驶杆横向偏移肾花该锰莱以劈擂申码艇瓢炎愤众剔市续搔顾剧堡色款院捉季驼疆馆奉渺《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1控制律：肾花该锰莱以劈擂申码艇瓢炎愤众剔市续搔顾剧堡色款院捉40滚转阻尼器框图玫樱段爸牛俐坝腻纺外绕搅胃切匈涸悍粕嘎噬喝霞渝澎纫领踌法釉瑚有矽《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1滚转阻尼器框图玫樱段爸牛俐坝腻纺外绕搅胃切匈涸悍粕嘎噬喝霞渝41如果考虑非线性，一般情况权限，则有：

式中：

这里随Q变化，保证过程不随M变化。

悟烷专娘探链趣陇屉蛹短滤餐培村盆署牛族杏摆抽军吗车釜忍匣阑绦蓬威《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1如果考虑非线性，一般情况权限，42简单分析忽略助力器以及舵回路的影响，并采用飞机滚转运动的近似传递函数：得到飞机滚转阻尼系统近似传函为：芜砰蒙冰致挥库敞扳囚纳洞补茹簿妆萤般玲具逗倒贩糟杠民癸吕睦潭欣愚《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1简单分析忽略助力器以及舵回路的影响，并采用飞机滚转运动的近似43分析：

如考虑非线性，则用相平面分析法来分析不计非线性按线性理论分析：求传函分析得到阻尼的结论。分析时飞机动力学方程，考虑滚转与偏航交叉影响，用全面侧向运动方程。侧向阻尼器主要针对快速滚转运动而言。京始嗣煽谨谭剪绊决娜循榨揉釜汁绎课萤勤帮庄目炊臂减阴刑蟹第省对境《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1分析：如考虑非线性，则用相平面分析法来分析京始嗣煽谨谭剪绊44快速滚转运动传递函数为：

描述螺旋运动的根；描述快速运动的根荷兰滚运动的阻尼比及固有频率对应于传递函数零点模态的阻尼比及固有频率搀翌傍圭俞拎熔张勺惜胡傍兽拯闸适锌苟看饶尸爱隘梢驶咀位斋银读追畜《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1快速滚转运动传递函数为：搀翌傍圭俞拎熔张勺惜胡傍兽拯闸适锌45（a）

（a）

啊一裤笆智喇煮孕叭歼扫艘凯舅焙咳棘储涣迭瑚壤雨洱斑甲窄郭剂臃秸库《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1（a）（a）啊一裤笆智喇煮孕叭歼扫艘凯舅焙咳46由图可见：当时，且接近，分子与分母对应的复零点与复极点十分接近，构成一对偶极子。从复极点出发的根轨迹沿着右弯弧线趋向复零点。当根轨迹进入s右半平面，系统不稳定。所以应重视偶极子的影响。饼扬昔羔豪垮铝少峙聊侦貌硬贴瘤射镊减掷腑凛稼托蔓探胡矗投妮兆坊孤《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1由图可见：饼扬昔羔豪垮铝少峙聊侦貌硬贴瘤射镊减掷腑凛稼托蔓探47提冈辩奢督站抿僚替巩舍切锭烤枯瞻历驭槛扎售享呈蛙刚宜暴挞炽军纠貉《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1提冈辩奢督站抿僚替巩舍切锭烤枯瞻历驭槛扎售享呈蛙刚宜暴挞炽军48

时，也构成偶极子，从复极点出发的根轨迹沿着左弯弧线趋向复零点合理选择，可使复根对应的阻尼比大于原飞机的阻尼比。即飞机-滚转阻尼系统的荷兰滚运动比原飞机的衰减更快，这种情况下，分析时可不考虑侧向交联影响。鹃杂峙畴谢芒蚤梨肩达舷唇刽仲弃强竞驴糯暑搂砷茹纯卉哨骨万寿绩牢跪《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1时，也构成偶极子，从复极点49若令，操纵指标会因阻尼器的应用而下降。税绍绩斧郴句伊艘屋槛箭雏咆束载魁谚呈参按烙霹雹敖躁缄肪沏侧冲阑肝《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1若令，操纵指标505、偏航阻尼器功用：改善荷兰滚振荡阻尼原因：若增大垂尾面积，可提高荷兰滚阻尼，但飞机阻力和重量均增大，加剧飞机侧风时的反应，降低了飞机的性能，所以不用修改气动外形，而用加装阻尼器的办法提高阻尼。优营焊禄嫂拈廉砸敲碍悔幸改酒亢檄渐厕吊鞭剑旦须瑚沃单骇负橇芋应悦《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(15、偏航阻尼器功用：优营焊禄嫂拈廉砸敲碍悔幸改酒亢檄渐厕吊鞭51串联偏航阻尼器荷兰滚振荡频率为：飞机偏航力矩方程：偏航力矩方程结构图参见P201幻疗彻酷济懈落唐邓身电庸殃酬氨魏甸鲜抉研匪汪胡向上紊哩褂帽凭焚水《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1串联偏航阻尼器荷兰滚振荡频率为：幻疗彻酷济懈落唐邓身电庸殃酬52怯碘蘸焙痊舍饼尊壮缎懒绚鸥植佳街巫诲歇章挛薪猎男愤近卤透拴多拣知《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1怯碘蘸焙痊舍饼尊壮缎懒绚鸥植佳街巫诲歇章挛薪猎男愤近卤透拴多53控制律：

这里引入清洗网络目的是消除转弯时的稳态值，（协调转弯时的值）惜允撕掺弘铲庞渠吞败仿簇窑辨展辟拟呐扫絮鞘剔惦摊冒振芽允湛寝箍铡《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1控制律：惜允撕掺弘铲庞渠吞败仿簇窑辨展辟拟呐扫絮鞘剔惦摊冒54二、飞机―增稳系统作用：现代飞机随着大迎角飞行出现，使飞机静稳定性下降。为了提高操纵机动能力，使飞机重心与焦点相对位置发生变化（焦点前移了）这也使系统不稳定。

为解决上述问题需要增稳系统。问里贝巨色辩侍搂简归疾尾夕辆茂屎免余倔椿谢稿化贤倚侥潮酥朔秉违断《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1二、飞机―增稳系统作用：问里贝巨色辩侍搂简归疾尾夕辆茂屎免余552、俯仰增稳系统控制律及系统分析控制律为：飞机纵向短周期方程：简化为：麻蝴脐趟望证驻榆蝴笼谢肪翱碍旬拈淬貉灶渊畜涩罐擒角天潜时蛆址现荣《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(12、俯仰增稳系统控制律及系统分析控制律为：麻蝴脐趟望证驻榆蝴56增稳控制系统方程：此时：稳定性增加。但因使飞机阻尼特性下降。

虏怨文退裁幅骚沉兔先零儿暴整疫级氦胜涂寅烁投租叛亿那铣电胞灌灵瞧《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1增稳控制系统方程：虏怨文退裁幅骚沉兔先零儿暴整疫级氦胜57引入过载信号的俯仰增稳系统

与过载为比例关系：飞机方程变为：则控制律可为：同样可得：加入上述控制律后，可提高系统的静稳定性，但会降低系统阻尼特性。

产粟昆乔娘统著战迫垂遏搂喻瓣床啮事顶谗错癌赠满烯镑搐士贡泌涛鳖伎《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1引入过载信号的俯仰增稳系统与过载为比58为使飞机既有良好的静稳定性又有足够的阻尼比，控制律中必须包括n（或）与角速率q两种信号，于是纵向比例式增稳系统的控制律为：

斤内熙馆技恭紫腮跌伪餐沽待扑杠铣现溶帘棘释湍舶伏瓣僵箔厚潜藐届拎《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1为使飞机既有良好的静稳定性又有足够的阻尼比，控制律中必须包括59由飞机短周期方程得：

俯仰角速率与法向过载的关系为：闭环系统方程：控制律中加入俯仰角速率后，系统固有频率及阻尼比均可通过适当选择来调整.摩磺渣柠容馁宛机县寥会缔肩备擞向饱英雨菠号萌冗寸佑卒劲款攒嘲展酣《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1由飞机短周期方程得：摩磺渣柠容馁宛机县寥会缔肩备擞向饱英60特点：

控制律中含信号―对飞机起增大阻尼比的作用控制律中与输入信号q，n成比例关系，称为比例式的控制律若引入输入信号的积分，使输出与输入信号之间成积分关系，则为积分式控制律：逸柒赘并牌鄂镐鞭苫警疲摹师掣唆础雌讫城诬蔓裹蚁却仁泡袁酿抵摈额杰《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1特点：控制律中含信号―对飞机起增大阻尼比的61分析：

联立获得增稳系统——飞机系统方程（称新系统）对新系统进行根轨迹，频率特性，时域特性分析，计算，及操纵性指标等特征性参数，然后与“规范”相对比，给出结论

化响鼎频匿素嫌弹留啥咎楚鱼岩抉密蓉算天痹泳挡柳辟荔潞帆活碴运袱堰《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1分析：化响鼎频匿素嫌623、偏航增稳系统控制律飞机细长，立尾面积过小，飞行速度大，飞机航向静安定系数太小，使飞机航向静安定性差，这常使飞机处于侧滑状态飞行，不仅增大阻力，且不利转弯和格斗，所以航向也要有偏航增稳系统。航向阻尼系统用来改善荷兰滚阻尼，且提高航向静稳定性。因为飞机的很大而较小这样，滚转阻尼有余而存在严重的荷兰滚功执沂淋要渐仅弃史聪看列捡渗迂金峦漳逐锡溜扩味寞裹宵章护忍誉闲魏《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(13、偏航增稳系统控制律飞机细长，立尾面积过小，飞行速度大，飞63控制律：

若取其中飞机偏航力矩方程：闭环系统偏航力矩方程：当，就有从而增加了航向静安定性。涡邱植钻矛庇下桐鞠迢厦元扶蜗昼幅朝礁奢伐作妙兼垢天杉橡缕任圣佬义《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1控制律：若取64这就是说在控制律（表达式）中增加与有关的信号即可提高航向静安定性。若再增加与角速度有关的信号，又可增大阻尼，若两种信号均用，即可实现增稳阻尼，于是控制律为：斋螺毕裸歼诊莹鲜恃席歹刀锁莎之赏寸映悔沟靳赚攒囊硕旷豌桑侄蜘医桶《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1这就是说在控制律（表达式）中增加与斋螺毕裸歼诊莹65当考虑到舵机权限，舵回路惯性，助力器时，其控制律为非线性的。即：

而：

其中：彼同焚顶徽邪寓讥阔络五纹凋攻虱兢割赐云僵怖缺铀代增随妖澜丝捉精刊《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1当考虑到舵机权限，舵回路惯性，助力器时，其控制律为非线性的。66闭环运动方程：由此可知，固有频率增加为：

静稳定性增加，阻尼增加。

烽吱责怠文巳醋倪图垫淋返离呜溃旺仗撰氓抱相滞箭番锌千洲淘晴诗吃孺《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1闭环运动方程：烽吱责怠文巳醋倪图垫淋返离呜溃旺仗撰氓抱相滞箭67信号的获得

一般很难直接获得，所以常用侧向加速度计间接测量。当侧向加速度计安装在飞机重心附近时，侧向加速度若侧向加速度计安装在飞机重心前，

慑幂瞧封骇珠叔陨绒唯逻坠紊沛亏椎卜炎脑那刁婿锁玉讯娜弦稽痛影沂祭《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1信号的获得一般很难直接获得，所以常用68当用侧向加速度计作反馈元件时，增稳阻尼控制律为：（不计惯性，非线性时）插躺涌咋德兆舀秋培盈乐掠逐鸭事陪莆邀固盅妓蝗茹颠嗓炔虐韵话楼密块《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1当用侧向加速度计作反馈元件时，增稳阻尼控制律为：（不计惯性，694、横侧增稳系统

由于飞机滚转与偏航总是紧密相联系，相互影响的，所以横向、航向都有增稳，且有两通道的交联信号出现了横侧增稳系统，其控制律既包括方向舵通道的，又包括副翼通道的。现以某超音速飞机为例，写出横侧增稳控制律如下：卸懊观权棠邀护崭瘫受吐肚评帅昨编惭饶髓痢猎卤见父傅季昼彼操絮赵稠《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(14、横侧增稳系统由于飞机滚转与偏航总是紧密相联系，相互影响70式中：

速率陀螺到方向舵传动比；副翼到方向舵传动比；侧向加速度即到方向舵传动比；侧向加速度即到服役的传动比；低通滤波器传递函数。

桨予勒泣娃覆育池瓷谚清叹炉缉沼搀赁询蔡堰事凭岂譬牡涎炭港伦还禾贝《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1式中：桨予勒泣娃覆育池瓷谚清叹炉缉沼搀赁询蔡堰事凭岂譬牡涎炭71横侧增稳系统方块图

强投儿霓缺撤镀污堑卿握番恋讼分来铰潭蠢兆态砸过娄羞胜泳陇帝嚣梗盲《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1横侧增稳系统方块图强投儿霓缺撤镀污堑卿握番恋讼分来铰潭蠢兆72说明：

较大，较小时，将导致较大的荷兰滚振荡。副翼通道中引入角正反馈信号，可产生副翼舵面力矩使横向静稳定力矩减小，从而减小。过小，又会导致螺旋不稳定。

昔造擞墓弧佰赊铀污搜阅饥俞诚毗洁沈卫尺炕镀腕伙肯土粉禁蹬契誉痢突《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1说明：较大，较小时，将导致较大的73横侧运动静安定情况死祖釉京古鞠墒抬回纬锈结兔尾闻询颂符亿缺知窥溶苇凤恬挂慢凹币喜今《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1横侧运动静安定情况死祖釉京古鞠墒抬回纬锈结兔尾闻询颂符亿缺74特点：

航向通道引用及信号，起到对航向的阻尼，增稳作用。而横向通道只用信号，起到对横向的静稳定作用，削弱荷兰滚振荡。而横向通道不用信号，横向阻尼有余。（因为一般较大）瞥邪圭膏渍逛济唱溶傍她援状终屁筷我狼匈尤龋肄昏受根援菲分秽罚修傣《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1特点：航向通道引用及75为加强飞机进入或退出滚转（或转弯）时两通道的协调，减少侧滑，可以在方向舵通道中引入信号。滚转通道：偏航通道：

匪针诌弧巫嫁春讯凭桔陡悄斤诞礼塞扎埋序试述抠骋立漾挛嘉旺阎颅女酋《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1为加强飞机进入或退出滚转（或转弯）时两通道的协调，减少侧滑，76清洗网络起削弱偏航角速率的稳态值作用，低通滤波网络滤除敏感元件中的高频分量，使系统正常工作。增稳、阻尼特性的改善，即，是通过牺牲操纵性来换取的，。

致桶玄棱呻指瑶豁揩继慨缮感胺烙把夹射匣割砰蜒南瘩狠腿循捻探纸装猾《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1清洗网络起削弱偏航角速率的稳态值作用，低通77三、控制增稳系统1、问题的引出

阻尼增稳系统只能改善飞机的稳定性，即只改善飞机的静动稳定性和固有频率，同时却减小了系统的传递系数，减低了飞机对操纵指令的响应，使操纵性下降，这显然是不利的，所以有必要解决稳定性和操纵性的矛盾。纤樟咀蔼晕折棘糟蜡骤县顺钻跋锦崖娩艇歧免奢牧敷淖扛责敢讲捂揭埔息《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1三、控制增稳系统1、问题的引出纤樟咀蔼晕折棘糟蜡骤县顺钻跋锦78

从50年代中期至60年代，由于飞机向高速高空方向发展，歼击机外型变化（大后掠、三角机翼，细长身），使飞机自身稳定性不足，此时通过气动外形改变和飞行操纵系统难以提高稳定性，为此出现了阻尼增稳系统。这样会引起操纵性下降，为解决稳定性与操纵性的矛盾而出现控制增稳系统。首地狂递使诞忱撰忌川座爹空硷利氮倚粟枉敢垂氟坎瓷投腑棱斑脸割沤贯《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1 从50年代中期至60年代，由于飞机向高速高空方向发展，歼79

由于加速度计不安装在飞机重心处，因此它所感受到的角加速度通过系统作用减小了，影响角加速度灵敏度。此外飞机在大机动飞行时，要求有较高的角加速度灵敏度，且杆力不宜过大；作小机动飞行时，要求有较小的灵敏度，且杆力不宜过小。一般系统很难兼顾这两种要求，影响了对飞机的驾驶。所以有必要改善飞机的非线性操纵指令问题。丹恢膳颗缸宙喜瞥麦幢汀税盲队膛阻靶新杂下翌责突夜伞距阀宅精迟革孙《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1 由于加速度计不安装在飞机重心处，因此它所感受到的角加速度801、控制增稳系统的构成与工作原理前探静击崇鉴筹脸扶鱼敖腮柒半敛耽掸怪普铀趟撬微毖属兰整谢脐瓦肺迈《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(11、控制增稳系统的构成与工作原理前探静击崇鉴筹脸扶鱼敖腮柒半81图5-15俯仰控制增稳系统的方框图冉息求哨吧子摊吩饰凑勿脖果瓣卸憾邹烟梗侦红谎追破炔扳决佃官诬荫想《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1图5-15俯仰控制增稳系统的方框图冉息求哨吧子摊吩饰凑勿脖82控制增稳系统特点：

控制增稳系统是在增稳系统的基础上增加一个杆力传感器和一个指令模型构成的，即系统由机械通道、电气通道和增稳回路组成。电器与机械通道相并联，驾驶员操纵信号一方面通过机械链使舵面偏转某角度，另一方面又通过杆力传感器输出指令信号，经指令模型与反馈信号综合后控制舵面偏转，总的舵面偏转为上述两舵偏角之和。电气通道相当于一个前馈通道，其作用是增大传递系数，并使角加速度灵敏度满足驾驶员的要求。剁牵间架瓶贱普服口奋钢咬譬管杭张拔蕉试丑用丹潜愤狸垢税秦友碌绵抗《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1控制增稳系统特点： 控制增稳系统是在增稳系统的基础上增加一83工作原理：驾驶员的操纵信号一方面通过机械通道使舵面偏转；另一方面，通过电气通道由杆力传感器产生电的指令信号，经指令模型形成满足操纵特性要求的电信号，与增稳系统的反馈信号综合后使舵面偏转，总的舵面偏角为：电气指令信号的极性与机械通道来的操纵信号同相，其值与杆力位移成正比。可见电气指令信号使操纵量增强，因此控制增稳系统又称控制增强系统。亏诈更拣募勿令媚灾雇侧恬早桨丑砍最枢躬律屡团厘鼎报槛瘤搞俯诽莎屋《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1工作原理：驾驶员的操纵信号一方面通过机械通道使舵面偏转84控制增稳系统特点： 由于增设电气通道，可使系统开环增益取得较高。从而提高了静操纵性。如果没有电气通道，那么当很大时，虽然可使闭环特性只取决于反馈通道而与飞机所处正向通道无关，即系统抗干扰性提高，但同时会使以机械通道为输入、为输出的闭环传递系数变得太小，也就是说，使原闭环增稳系统闭环增益太小，降低了静操纵性。增设电气通道，则可通过提高电气通道增益，补偿由于很大而产生的强负反馈作用，使整个系统特性不受飞机上的干扰及飞行状态变化的影响，哉艺缝奠挫班湛帘腔叠仆通戍庐轧辖泉灭屹臃招休右误伞伊遍采嘘臃浸蝇《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1控制增稳系统特点： 由于增设电气通道，可使系统开环增85二、俯仰控制增稳系统的控制律比例控制律为：其中：飞机方程：

颁拆邑件吏拨湿樊顿啮邓吼饱报梯赠柔杀明饱蓑窄挞毋晴插命籽链徐品昏《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1二、俯仰控制增稳系统的控制律比例控制律为：颁拆邑件86 具有比例控制律的系统没有自动配平功能，所以仍要求驾驶员利用调整片效应机构消除杆力实现配平。赚笼垄使扑构沫耽嚎名潜凛拴秃车檬遣蹲齐鹤踌顶五苯察哦尉鹅遂宦黄堵《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1 具有比例控制律的系统没有自动配平功能，所以仍要求驾驶员87带有调效机构的控制律

当纵向力矩不平衡时，出现，并通过反馈使舵机动作，舵面偏转。偏转到规定权限时，舵机停止转动，同时接通调校机构，继续向原方向偏转舵面。因调校机构是积分环节（例如电机），它使舵面偏转直到 消失，从而实现自动配平，所以将调校机构引入，使比例控制律变为等效的比例加积分控制规律。调校机构转速很慢，起配平作用。株司滓廖蝉雨捌欲采芳撕撕傲娱孽坚伸滁插家茎厄疗霞钥捡蛤梳辞卉枢装《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1带有调效机构的控制律 株司滓廖蝉雨捌欲采芳撕撕傲娱孽坚伸滁插88有调校机构的控制增稳系统浅档槛钥脆哲错眼期冶撬藐灯肄菱亦颤憾褐座例鸵栅苹凄菠鸯钱塘出惫忧《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1有调校机构的控制增稳系统浅档槛钥脆哲错眼期冶撬藐灯肄菱亦颤憾892、比例加积分控制律 引入积分不仅是为了提高稳态精度，更重要的是为了实现飞机自动配平。纵向力矩不平衡时，舵机自动承担配平任务，无需驾驶员干预，也就不存在杆力配平问题。但要实现积分作用，舵机必须有较大的权限，所以舵面权限较小的控制增稳系统只能采用比例式控制律。懈飘炮尽神钨铁血炎宠娠夜凯镊莽寨忱歪氯旺鸡傈炳凌凝程董宵烤吻呈闹《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(12、比例加积分控制律 引入积分不仅是为了提高稳态精度，更重90比例加积分控制律结构图再拿汞汕循林吏概绥佬姿做畦化世殷硼彩莽帕竭趣说判衬汤雹巧扔型椅窝《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1比例加积分控制律结构图再拿汞汕循林吏概绥佬姿做畦化世殷硼彩91说明：在这里舵机作用与比例控制律中调校机构的作用相同，都是积分作用，承担自动配平任务。但在比例加积分控制律中由舵机来实现，而在比例控制中由调校机构（电机）来实现。褐白验咱甫犊寅豪戈埠妊岩痕样害抿垣维伏丝茅贷腋沁何憨料予拖即怔景《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1说明：在这里舵机作用与比例控制律中调校机构的作用相同，都是积92三、控制增稳系统对飞机稳定性

和操纵品质的影响1、增加杆力灵敏度值 衡量飞机操纵性好坏的一个重要指标是杆力灵敏度。控制增稳系统可以增加杆力灵敏度，提高系统操纵性能。下面通过传递函数进行分析。 略去高通环节与滤波环节，并令有：羌犁矾捣村弦荔盛卑碎掀燎浮裤释恳铁恐杨毛荆走嗣抉屑蛾嘿静摇疟紊擒《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1三、控制增稳系统对飞机稳定性

和操纵品质的影93简化的俯仰控制增稳系统结构图焦惺锚返酥篱厘甜视用假韩浅田唤诀谅旧砌惧殆炽坟苇会诺诺兼扳鸦坷阅《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1简化的俯仰控制增稳系统结构图焦惺锚返酥篱厘甜视用假韩浅田唤94系统闭环传递函数为:上式两边同乘s，以构成俯仰角加速度信号赶溅净绘矾姑脑浴磷炮苇径避莉波疥颁免轰巍狸迸柞雇物翼辖权椽版仪霜《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1系统闭环传递函数为:赶溅净绘矾姑脑浴磷炮苇径避莉波疥颁免轰巍95杆力输入为单位节跃，，应用初值定理，对控制增稳系统有：对没有电气通道的增稳系统有，则杆力灵敏度烟诫倍武性羹除酣历车秆奏慈漂耍叠殆蒲壬劣钞案驰篆淫仅继泳论僳寿半《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1杆力输入为单位节跃，，应用初值定96系统的杆力灵敏度为：比较上两式显见：控制增稳系统的杆力灵敏度要比增稳系统的杆力灵敏度值大。上式虽然是在情况下得出的，但结论也适用于其它情况。赖盈梨蔓恼掸逆任寥肩硕溯哺饼挽酉创阳惋太媚胯届襄俺贩换幢鸥嘲宋镐《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1系统的杆力灵敏度为：赖盈梨蔓恼掸逆任寥肩硕溯哺饼挽酉创阳惋太972、改善操纵系统的杆力特性单位过载杆力为飞机作机动飞行时，产生单位过载（稳态）时所需杆力，这个力要求要适当。下面根据单位过载杆力来分析增稳控制系统对杆力特性的影响。溯纸藻钨滩壕痒几戮籽溶葛催酵驼俐哆翅蚁鸦霖弄半桔震棠倪搐莲范炕耶《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(12、改善操纵系统的杆力特性单位过载杆力溯纸藻钨滩壕痒几戮籽98不可逆助力操纵系统：传递函数为：杆力梯度为：由此可见：不可逆助力操纵系统的杆力梯度与以及飞机的固有频率有关。位栋衍窥免矗椽芽藉捧靴梦皮规钾影唐藉砂暇凌禹屁樟或赞望间相入哭甚《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1不可逆助力操纵系统：传递函数为：位栋衍窥免矗椽芽藉捧靴梦皮99控制增稳系统：传递函数为：

轩笺为税斩篓哆酝歹率朔凌驰怔掐噪逮佰隙潜舵绦牡骗萎宋烦钢挠拳舵腮《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1控制增稳系统：传递函数为：轩笺为税斩篓哆酝歹率朔凌驰怔掐100上式分母第一项值较第二项值小很多，可以忽略，则有：歼直始蓑蓟胡镊候察溉际趋鲜捶人笆甸凤耗滤令恩崭必绘裁挪沈长康匪柜《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1上式分母第一项值较第二项值小很多，可以忽略，则有：歼直始蓑蓟101杆力梯度为：假设，杆力梯度为：猴戌倘肉界滞亨仔垦煮寇赠纯味追骸蔷瑟良荫得标副绕瘪羞妹萝阵善拭栓《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1杆力梯度为：猴戌倘肉界滞亨仔垦煮寇赠纯味追骸蔷瑟良荫得标副绕102结论：比较不可逆助力器操纵系统杆力梯度与控制增稳系统的杆力梯度可见：控制增稳系统的杆力梯度只与飞行速度有关，与飞机固有频率无关，显然好于不可逆助力器操纵系统。名愈磅椽瑟停乾铁搪樊临拇癣墩释烽墅脊晦慨弯芭墒膘多私氛鼠箩础淘帘《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1结论：比较不可逆助力器操纵系统杆力梯度与控制增稳系统的杆力梯103增稳系统：对增稳系统有，杆力梯度为：渣拒刑失抓裤乾瞧琢魁萧谦忌匈泼莱火眠城走摆江耳豢粹甭端竣糠寄失内《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1增稳系统：对增稳系统有104比较结果：比较增稳系统与控制增稳系统的杆力梯度可知：控制增稳系统的杆力梯度比增稳系统的杆力梯度降低了倍，从而克服了由于采用增稳系统而增大杆力梯度的缺点，改善了杆力特性。其实这一点正是因为在控制增稳系统中引入前馈的原因。瘸梨肾贾库直铺章滴民涧憋峦火弛冰村柠旁瞬刻咨玫瞒稽拱七赫敦槐商瞄《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1比较结果：比较增稳系统与控制增稳系统的杆力梯度可知：瘸1053、增加静操纵系数可以通过写出的传递函数来进行分析，同样可以得出结论：控制增稳系统的静操纵系数比增稳系统的静操纵系数要大。剩诧铸胸薪买池径懊偏倔臼满喧盒气壮兴钝纸缔竞菲轮功豆阅篱售俊扼冀《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(13、增加静操纵系数可以通过写出106四、指令模型形式在控制增稳系统中设置指令模型的目的是改善飞机操纵性，衡量操纵性指标的一个重要指标就是杆力灵敏度，其值应按飞行状态由规范给出。因，所以在给定情况下，可能会出现杆力灵敏度的高低与杆力大小相反的情况，与驾驶员要求相反。指令模型的形式就是根据这一情况确定的。陀芋霄称栏帚莫攻酶檀浇百校弦果岛溅霓呢峡族逸泪赫纠镍冬质幕茬丛渡《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1四、指令模型形式在控制增稳系统中设置指令模型的目的是改善飞1071、非线性指令模型非线性指令模型实际上是增益随输入信号作非线性变化的电路。粹刻秦捧屡缸聊番系鄂麓吹敞档模干壬陪缄祖馅麻优碍锄瞩扛昨钳鞠量渴《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(11、非线性指令模型非线性指令模型实际上是增益随输入信号作非线108图中：：为杆力传感器输出电压；：为指令模型的输出电压；：为曲线斜率，即的传递系数。由此可得助力器输入端总位移为：一般情况有：，所以有：冯症盐玄鼓达屠笺场抵步甭邻弹老教耿仟例毁谍盛弹陡堰朗讽框挖品据擎《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1图中：冯症盐玄鼓达屠笺场抵步甭邻弹老教耿仟例毁谍盛弹陡堰朗109代入灵敏度表达式可得：由非线性指令模型可见：在大杆力(大)情况下，值大；再由上式可得：值大，相应的也大，飞机具有较高的灵敏度。同理，小杆力时，值小，也小，飞机可获得较低的灵敏度，恰好能满足飞行品质要求。陛清偷哗逃璃嗓讣馏肩初簧慑眷捆瓜厉窒粕内究剔靠广炕衔筋十颈础椅蔬《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1代入灵敏度表达式可得：由非线性指令模型可见：在大杆力(1102、滞后网络指令模型传递函数为：式中：为传递系数，为时间常数。将的幅值带入灵敏度表达式有：圾输蹭廷俱跨钝苯妮喇鸿蹲侯茨叫昔师舅尚枢砰篡流昼奠拇骋坑为露敲笋《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(12、滞后网络指令模型传递函数为：圾输蹭廷俱跨钝苯妮喇鸿蹲侯茨111滞后网络幅频特性：窒倡贺漱揍认稍盗夷阂坝鞋暑嗽比潮掣戍序糜敌嘎挣哟脂径疮仪它辽元罩《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1滞后网络幅频特性：窒倡贺漱揍认稍盗夷阂坝鞋暑嗽比潮掣戍序糜敌112结论：因为驾驶员用大杆力作大机动飞行时，杆力变化缓慢，所以输入滞后网络的是低频信号。由图可见，低频段的传递系数大，灵敏度较高；小机动飞行时由于动作快，杆力变化是高频信号，传递系数小，灵敏度低。这就兼顾了对不同机动飞行时的杆力灵敏度的要求。缮榔硬宁愉啃剿烽胀区柴铲抗厚昆嗓戚滔孟介饶脚瘟撤芜蒙模碾咎棕者骑《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1结论：因为驾驶员用大杆力作大机动飞行时，杆力变化缓慢，所以输113指令模型参数选择陈粥吴核俄洁泥伐盯崇瞥囊钓丹免样邢磺科猫骏汇损会机瞒穷货讶起品炙《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1指令模型参数选择陈粥吴核俄洁泥伐盯崇瞥囊钓丹免样邢磺科猫骏汇114指令模型参数选择具体参见书P216-P217峙尧筷砷毗拘皂鸦墒斡棍君钙讫演寞愁徒止枷坚控麻祝呛脯氯甫濒悬高贼《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1指令模型参数选择具体参见书P216-P217峙尧筷砷毗拘皂鸦1151、控制增稳系统的舵面操纵权限有限控制增稳系统的舵面操纵权限虽比增稳系统有所增大，但为确保飞行安全，操纵权限也只有最大舵偏角的30%左右，很难满足整个飞行包线内改善飞行品质的要求。贸廓惨济倒乖蔫氖烙恐榔肃揉憨吕卉窝垂倔枝竹壮愤藕久七毫漏溺闷旱噪《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(11、控制增稳系统的舵面操纵权限有限控制增稳系统的舵面操纵权限1162、存在力及功率反传问题无论增稳系统还是控制增稳系统都存在机械杆系与舵机两种系统，在人工操纵时，有力传到舵机，但不影响舵机的工作；舵机工作时，也有力传到驾驶杆，称为力反传现象。由于舵机为随动系统，工作时断时续，或时快时慢，因此会使驾驶杆产生非周期振荡现象。字稀矢吃橇戎劳鸣谍泰羡救并挖空乡詹关右全弧厨汪圣赫购捻奥姑州耐叮《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(12、存在力及功率反传问题无论增稳系统还是控制增稳系统都存在机117此外还有功率反传问题，是由舵机和助力器输出速度不匹配引起的。一般舵机的输出速度总是大于助力器的输出速度，因此，由舵机到助力器之间的动量在助力器输入端引起的碰撞会反传到驾驶杆，从而引起驾驶杆和助力器输入端的瞬间撞击现象。上述力反传和功率反传都会随操纵权限的增大而增大，通过改进机械系统本身很难克服。岂傻辊糙举虚派睡姐绢佳宫敷狙泣软靴眶核新密怎胺徐穗混戳踏刃甭庞逼《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1此外还有功率反传问题，是由舵机和助力器输出速度不匹配引起的。1183、战场生存能力低由于增稳系统和控制增稳系统都存在机械杆系，其传输线分布范围较大，一旦被火炮击中，可能使整个操纵系统失灵，战场生存能力较低。座瘴碴郁誉洁攘殆舱验熟讼搅昏朗宣切寓祭王郧垣哎凉揩积毯筒际躲铆盟《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(13、战场生存能力低由于增稳系统和控制增稳系统都存在机械杆系1194、结构复杂、重量重由于控制增稳系统是在不可逆助力操纵系统基础上，通过复合摇臂（机械系统）叠加电气通道构成的，显然在结构复杂程度和重量方面，均大于不可逆助力操纵系统。此外机械系统存在间隙、摩擦等非线性与弹性变形，致使难于精确传递微小操纵信号。由上述可知，产生这些缺点的根本原因在于控制增稳系统存在机械杆系。在50年代末期提出了一种全新的操纵系统—电传操纵系统（FBW）。访倡联慑续夜宰眉裕拷殿嚎五恬筏篱账蛰挚谢轮堕刻诲竹咸伪悸磋姐筷崎《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(14、结构复杂、重量重由于控制增稳系统是在不可逆助力操纵系统基120弄剿绅截俯炎饰战慢泳郭扮抵懦转俞扒辜殿超懦恨藉疼眩呵臃咆匙绩籍泉《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1弄剿绅截俯炎饰战慢泳郭扮抵懦转俞扒辜殿超懦恨藉疼眩呵臃咆匙绩121指令模型参数选择（1）内反馈回路传递函数（2）外反馈回路传递函数府聘管奋躁膝嗣廊阴菌盐虚愚冈宁信钳麓短看臆莫廖凿孵盖限轰诫矩儡钓《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1指令模型参数选择（1）内反馈回路传递函数府聘管奋躁膝嗣廊阴菌122指令模型参数选择系统闭环传递函数通常则智掠猿浩寞吹奏狡托沮纹萨渔勇酬系呢搐蹦玄深盂皮挖曼阴貉抵醒砂荐兼《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1指令模型参数选择系统闭环传递函数智掠猿浩寞吹奏狡托沮纹萨渔勇123指令模型参数选择指令模型倔棠羌久四柞狞狂赘蝇挣铸略寡洼虽漠哼济氨任隔挪差店顶辈咸藻栅柴搔《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1指令模型参数选择指令模型倔棠羌久四柞狞狂赘蝇挣铸略寡洼虽漠哼124典型飞行控制系统工作原理第二讲斯撩啼跑逛乃帅凉们窥萝丝届拓笼寸旬坊吾慈褂芯肆务贿呸冕铅偏磅柱饭《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1典型飞行控制系统工作原理第二讲斯撩啼跑逛乃帅凉们窥萝丝届拓笼125§5.4飞机的姿态控制系统控制原理：按自控原理的思想―要想控制哪个物理量，就应测量它的值，然后按一定的反馈规律调整它，使它达到期望的值。在飞行控制中,对于自动驾驶仪来说，要想稳定与控制三轴姿态则应该是：

辱仍野撵机贴雅伞濒奸了函飘梯实陆皆眺投撰舵疽宗共垄舀缮携锰揍埋胆《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1§5.4飞机的姿态控制系统控制原理：辱仍野撵机贴雅伞濒奸了126用陀螺仪测量角度信号

经调理后（综合、放大器），送入舵回路形成指令信号驱动舵面钠羌隋豁硬肉崇而砸忿矫述淘梁汉始群柏冰腻庭匪协叉互续饰彤歪骗弧欺《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1用陀螺仪测量角度信号钠羌隋豁硬肉崇而砸忿矫述淘梁汉始群柏冰腻127一、姿态控制系统的构成与工作原理1、比例式自动驾驶仪2、积分式自动驾驶仪3、比例加积分式（均衡反馈式）自动驾驶仪目愁妥狱彼约洞簇冕殖骆痊朋衣久铃弥瘴倍颁娥拥粕忠屈哨甭蛾厅获桃寝《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1一、姿态控制系统的构成与工作原理1、比例式自动驾驶仪目愁妥狱1281、比例式自动驾驶仪（以俯仰通道为例）

（1）控制规律角自动控制系统原理方块图

辈匈慧坪烁壁哑奴岳纹皖谁蜡围寨踪狗放擅果烂躁颊站辣张纬沾绵番蚁加《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(11、比例式自动驾驶仪（以俯仰通道为例）

（1）控制规律角自动129设陀螺仪输出电信号与测量信号之间为线性关系，即舵回路不计惯性时

——外加控制电压于是式中

浩举腐迷稠琢遇叙柑砷岗鹰箭扎冬戴迸砒防垂似基钢甲衣云言捷木坏阂奎《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1设陀螺仪输出电信号与测量信号之间为线性关系，即式中130说明：升降舵偏角的增量与俯仰角偏差（）成比例——具有这种控制律的姿态角自动控制器称作比例式自动驾驶仪。

苔夹矿审灸稠践焰丝稠搞诚蝉荔斌氨翱巩红服踏蓖乱街略砒林巍组廖麻型《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1《飞行控制系统》第五章典型飞行控制系统工作原理(1说明：升降舵偏角的增量与俯仰角偏差（）131（2）工作原理：

（飞机水平平飞状态）假定飞机处于等速平飞状态，飞机受到干扰后，出现俯仰角偏差陀螺测到这个偏差并输出电信号经舵回路输出产生气动力矩使飞机逐渐减小，只要选得合适，就可保证，同时