第五章 1 阻尼器与增稳系统ppt课件.ppt

第五章 典型飞行控制系统分析,概述阻尼器与增稳系统,南京航空航天大学金城学院 赵宾 2010，11,三个反馈回路：舵回路、稳定回路和控制（制导）回路,概述-典型飞行控制系统的构成,典型舵回路,位置反馈：使控制信号与舵机输出信号成比例关系。,速度反馈：增大舵回路的阻尼，改善舵回路动态特性。,三个反馈回路：舵回路、稳定回路和控制（制导）回路,概述-典型飞行控制系统的构成,典型稳定回路,测量部件+舵回路=自动驾驶仪,自动驾驶仪+飞机=稳定回路-稳定和控制飞机姿态,三个反馈回路：舵回路、稳定回路和控制（制导）回路,概述-典型飞行控制系统的构成,典型飞行控制系统回路,稳定回路+飞机重心位置测量部件+运动动力学,稳定和控制飞机的运动轨迹,四个基本组成：,概述-典型飞行控制系统的构成,测量部件：测量飞行控制所需的飞机运动参数。,信号处理部件：将测量信号加以处理，形成符合控制要求的信 号和飞行自动控制规律-飞控计算机及外围 信号调理电路 。,放大部件：放大处理，以驱动执行机构。,执行机构：驱动舵面偏转。,四个基本分类：,概述-典型飞行控制系统的分类,阻尼器,增稳系统,控制增稳系统,自动驾驶仪,飞机所执行任务越来越高，飞行包线不断扩大，飞机性能急剧变坏。,阻尼器与增稳系统,阻尼器和增稳系统无需建立基准工作状态。,eg：高空空气稀薄，飞机阻尼力矩变小，阻尼比下降，角运动强烈摆动。安装简单的飞行控制系统-阻尼器和增稳系统,以飞机的角速度作为反馈信号，稳定飞机的角速度，相当于增大飞机的阻尼，抑制振荡，改善飞机的性能。,阻尼器,飞机的姿态运动分解为绕三个机体轴的角运动，因此以姿态角变化量为被控变量的阻尼器也分为俯仰阻尼器、滚转阻尼器和偏航阻尼器。,飞机俯仰阻尼器系统的方框图,主要作用：改善飞机的纵向短周期运动的阻尼特性。,阻尼器,俯仰阻尼器,工作原理和控制规律：,纵向短周期运动的阻尼比主要取决于 ， 反映飞机自身俯仰阻尼力矩的值。,通过反馈俯仰角的变化率来增大俯仰阻尼力矩，是提高飞机的纵向短周期运动阻尼比的有效途径。,阻尼器,俯仰阻尼器,俯仰阻尼器的控制率为：,通常写成：,升降舵产生的力矩实际上等效于俯仰阻尼力矩，因此相当于等效的增加了飞机的阻尼比。,阻尼器,俯仰阻尼器,性能分析：,无阻尼器传递函数：,无阻尼器静态增益：,阻尼器,俯仰阻尼器,性能分析：,有阻尼器传递函数：,有阻尼器静态增益：,固有频率：,阻尼比：,阻尼器,俯仰阻尼器,性能分析：,适当选择阻尼器的控制率增益 可增大阻尼比 ，改善飞机的阻尼特性。,增大阻尼后，可使飞机的固有频率 略有增加，但与其对阻尼比 的影响比较要小。,系统的静操纵性 随着阻尼比 增大而减小，即以牺牲了静操纵性换来阻尼比的改善。,阻尼器,俯仰阻尼器,存在问题：,飞机水平转弯，由于存在俯仰角速度增量： ， 俯仰阻尼器将产生附加舵偏角。,解决方法：水平转弯时，俯仰角速度增量 为低频信号，可以应用配平舵机并加入清洗网络（高通滤波器）滤掉速率陀螺输出信号的稳定分量，使稳定水平盘旋或者转弯飞行时产生 不影响俯仰阻尼器工作。,阻尼器,俯仰阻尼器,存在问题：,增益 的调参问题,均随着飞行高度和空速变化，因此 应随飞行状态变化进行相应的调整。,阻尼器,俯仰阻尼器,存在问题：,惯性对阻尼器系统的影响,考虑舵回路和阻尼器的惯性时，其控制规律为：,阻尼器,俯仰阻尼器,存在问题：,串联舵机控制权限的影响,再考虑到驾驶员的操纵，俯仰阻尼器的控制规律为：,增稳系统,采用阻尼器可以提高系统的阻尼比，但是对固有频率影响不大。,现代战斗机大迎角下飞行，纵向静稳定性导数 随迎角的增大而变大，甚至变为正值，使飞机的纵向静稳定性变差，因此必须采用增稳系统来改善飞机的稳定性。,课后习题,典型飞行控制系统一般由哪三个反馈回路构成？,阻尼器的功能是什么？如何实现？,俯仰阻尼器的主要作用？其性能分析如何？,如何解决飞机水平转弯，引起附加俯仰角速度增量的问题？,