《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：lonlonxAxBu其中状态[]Txuqh，控制量[]TeTu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。3、采用短周期简化方法，求出传递函数()eqGs。采用根轨迹方法设计飞机的俯仰角控制系统，并进行仿真。4、基于长周期简化方法，求出传递函数()TuGs，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。假设作动器特性为1010s。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。（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：latlatxAxBu其中状态[]Txpr，控制量[]Taru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。3、采用简化方法，求出传递函数()apGs。采用根轨迹方法设计飞机的滚转角控制系统，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。假设作动器特性为1010s。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loaddata5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copyscope中的图。例：-12-10-8-6-4-202-30-20-1001020300.0850.130.190.260.380.520.851015202530510152025300.040.0850.130.190.260.380.520.80.04RootLocusRealAxisImaginaryAxis图2.2俯仰角速率回路根轨迹此时，选择阻尼0.7，得到0.4qK。角速率回路的单位阶跃响应曲线如图2.3所示。024681000.20.40.60.811.21.4t(s)q(deg/s)图2.3角速率回路单位阶跃响应曲线。