飞行器控制系统设计
飞行器的飞行控制系统设计与开发
飞行器的飞行控制系统设计与开发飞行器的飞行控制系统是飞行器运行的核心部分，它负责控制和管理飞行器的飞行姿态、导航和飞行指令执行等功能。
本文将讨论飞行器飞行控制系统的设计与开发，着重介绍系统的组成、控制算法和开发流程。
一、飞行控制系统的组成飞行控制系统由传感器、执行器、控制算法和数据处理等模块组成。
传感器负责采集飞行器的运行状态信息，包括姿态角、加速度、角速度、位置等。
执行器通过控制信号实施飞行器的姿态调整和舵面操作。
控制算法根据传感器采集的数据和飞行任务要求，计算出相应的控制指令。
数据处理模块负责处理传感器数据、执行器信号和控制指令等信息。
二、飞行控制系统的控制算法飞行控制系统的核心是控制算法，它确定飞行器的运行轨迹和姿态调整方式。
常用的控制算法包括PID控制、模糊控制和自适应控制等。
PID控制通过比较控制目标与实际输出之间的差异，调整控制信号，实现控制目标的稳定和精确控制。
模糊控制基于模糊逻辑推理，根据输入变量和一组规则，计算出相应的控制信号。
自适应控制能够根据环境的变化和飞行器的动态特性，自动调整控制参数，提高控制的性能和鲁棒性。
三、飞行控制系统的开发流程飞行控制系统的开发流程主要包括需求分析、系统设计、软硬件开发、测试验证和上线部署等步骤。
需求分析阶段确定系统的功能和性能要求，明确控制算法和硬件平台选择。
系统设计阶段根据需求分析的结果，设计系统的硬件架构和软件结构，并进行模块划分和接口定义。
软硬件开发阶段分别完成系统的软件编码和硬件电路设计，保证飞行控制系统能够准确计算和执行控制指令。
测试验证阶段对系统进行全面的功能验证和性能测试，确保系统满足设计要求。
上线部署阶段将飞行控制系统安装到飞行器中，并进行实际飞行测试，最终投入实际运行。
总结：飞行器的飞行控制系统是飞行器飞行过程中不可或缺的重要组成部分。
通过合理的系统设计、优秀的控制算法和严谨的开发流程，可以实现飞行器的稳定、精确和安全控制。
不断的技术创新和系统优化，将进一步提升飞行器的性能和应用范围，为航空事业的发展做出贡献。
飞行器飞行控制系统的设计与实现
飞行器飞行控制系统的设计与实现飞行控制系统是飞行器中至关重要的部分，它负责控制和管理飞行器的飞行状态，确保飞行器稳定、安全地完成任务。
本文将介绍飞行器飞行控制系统的设计与实现，以及相关技术和方法。
一、飞行控制系统的设计原理飞行控制系统的设计原理主要包括三个方面：飞行器动力系统、传感器系统和执行器系统。
1. 飞行器动力系统：飞行控制系统需要根据飞行任务的要求，确定飞行器的动力系统。
通常，飞行器动力系统包括引擎、发动机或电力系统。
设计者需要根据飞行器的尺寸、负载和性能等因素，选择适合的动力系统。
2. 传感器系统：飞行器飞行控制系统需要通过传感器获取飞行器的状态信息，如姿态、位置、速度等。
传感器系统通常包括加速度计、陀螺仪、磁力计等传感器，用于测量和检测飞行器的姿态和运动状态。
3. 执行器系统：飞行控制系统需要根据传感器获取的信息，通过执行器控制并调整飞行器的姿态和航向等参数。
执行器系统通常包括舵面、扰流板、发动机喷口等执行器，用于改变飞行器的飞行姿态和轨迹。
二、飞行控制系统的实现方法1. PID控制方法：PID控制方法是一种经典的控制方法，通过调整比例、积分和微分三个参数，实现对飞行器的控制和稳定。
该方法广泛应用于飞行器的姿态控制和导航系统中。
2. 预测控制方法：预测控制方法是一种基于飞行器的模型和状态信息，预测未来状态并进行控制的方法。
该方法适用于对飞行器的轨迹和航线进行规划和控制。
3. 自适应控制方法：自适应控制方法是一种通过不断调整控制器参数，使其适应不同工况和环境的控制方法。
该方法能够提高飞行器的鲁棒性和适应性。
4. 模糊控制方法：模糊控制方法是一种基于模糊推理的控制方法，通过模糊化输入量、设定模糊规则和进行模糊推理，实现对飞行器的控制和稳定。
三、飞行控制系统的设计案例以一架四轴飞行器为例，介绍其飞行控制系统的设计与实现。
1. 动力系统：选择电动发动机和锂电池作为飞行器的动力系统。
电动发动机提供动力，锂电池提供电能。
飞行器控制系统的设计与优化
飞行器控制系统的设计与优化近年来，随着科技不断进步，飞行器控制系统的设计与优化也越来越成为人们关注的焦点。
飞行器控制系统是指在整个飞行过程中，通过计算机、仪表等多种设备实现对飞行器姿态、飞行速度、高度等参数的控制，从而确保飞行器的安全、稳定的系统。
本文将就飞行器控制系统的设计与优化进行探讨。
一、飞行器控制系统的设计1.1 飞行器控制系统的基本组成一般来说，飞行器控制系统由计算机、传感器、执行器和控制算法等四个基本组成部分组成。
计算机可以对传感器采集到的数据进行处理，并根据预先设定的控制算法，指令执行器进行下一步动作。
传感器主要包括姿态传感器、速度传感器、高度传感器等，用来感知飞行器的状态和环境的变化。
执行器负责实现对飞行器的姿态、速度、高度等参数的变化控制，主要包括侧向和纵向稳定翼、尾翼、引擎喷口等。
控制算法是整个控制系统的核心，通过计算器与传感器相结合，实现对飞行器动作的控制。
1.2 控制系统设计的原理控制系统的设计原理主要是根据飞行器在不同状态下的动态和静态特性，选择合适的控制算法，从而控制飞行器的稳定性和精确性。
常见的控制算法主要有比例环控制（P控制）、比例积分环控制（PI控制）和比例积分微分环控制（PID控制）等。
比例环控制是通过传感器采集到的数据进行实时计算，产生反馈控制信号，控制飞行器始终保持在期望的状态下。
比例积分环控制是在比例环控制的基础上增加了积分环控制，进一步提高了飞行器的控制精度。
比例积分微分环控制是在比例积分环控制的基础上增加了微分环控制，加强了对飞行器变化的响应速度，进一步提高了飞行器的控制性能。
1.3 控制系统设计的关键要素控制系统设计的关键要素主要包括控制系统的结构、算法选择和参数调节三个方面。
控制系统的结构要简单、合理，可以实现对飞行器姿态和角速度的精确控制，在控制精度和动态响应之间做出平衡。
控制算法选择要根据飞行器的动态特性、稳定性以及采用的传感器类型等具体情况而定，最终实现对飞行器的控制。
飞行器飞行控制系统设计与实现
飞行器飞行控制系统设计与实现随着科技的不断进步和人类对空中运输的需求日益增长，飞行器成为了现代交通工具的重要组成部分。
飞行器的飞行控制系统是确保飞行器飞行安全和稳定性的核心技术之一。
本文将介绍飞行器飞行控制系统的设计与实现。
一、飞行控制系统的概述飞行控制系统是飞行器飞行过程中的关键系统，其主要功能是对飞行器进行监测、控制和导航。
飞行控制系统由传感器、执行器、控制算法和人机界面等组成。
1. 传感器：飞行控制系统需要通过传感器获取飞行器的姿态、速度、位置、气压等信息，常用的传感器包括陀螺仪、加速度计、磁力计、GPS等。
2. 执行器：飞行控制系统需要通过执行器对飞行器进行控制，常见的执行器包括舵机、电机、螺旋桨等。
3. 控制算法：飞行控制系统需要设计合适的控制算法，通过对传感器数据的处理和分析，控制执行器的工作，实现飞行器的稳定飞行和导航。
4. 人机界面：飞行控制系统还包括与飞行员进行交互的界面，用于输入飞行指令和显示飞行参数。
二、飞行控制系统的设计与实现1. 需求分析：在设计飞行控制系统之前，首先需要明确飞行器的飞行任务和性能需求。
需求包括飞行器的最大飞行速度、载重能力、最大爬升率等。
根据需求分析，确定飞行器的主要参数和性能指标。
2. 系统架构设计：根据需求分析的结果，设计飞行控制系统的整体架构。
一般包括飞行器的导航系统、姿态控制系统和推力控制系统等子系统。
每个子系统都有特定的功能和工作模式，彼此之间需要进行良好的协调和集成。
3. 传感器选择与布置：根据飞行器的需求，选择合适的传感器，并合理布置在飞行器的不同位置。
传感器需要与控制系统进行数据通信，保证传感器的数据准确性和及时性。
4. 控制算法设计：根据飞行器的动力学特性和控制要求，设计相应的控制算法。
控制算法可以根据不同的控制目标，如姿态控制、高度控制等，选择合适的控制策略，如PID控制、模糊控制、自适应控制等。
5. 执行器选择与布置：根据飞行器的需求，选择合适的执行器，并合理布置在飞行器的不同位置。
飞行器控制系统设计
飞行器控制系统设计随着科技的发展和技术的不断创新，飞行器的控制系统也在不断地得到改进。
飞行器控制系统是飞行器的核心组成部分，是保证飞行器安全，实现目标任务的重要环节。
建立飞行器控制系统飞行器控制系统主要分为两个部分：控制器和执行器。
控制器根据外部和内部输入信号，计算出控制指令并将其发送给执行器。
执行器接收控制指令并执行相应动作。
因此，飞行器控制系统的设计是基于控制器和执行器的。
控制器的设计应该包括以下几个方面：传感器系统：传感器收集有关飞行器的信息，包括飞行状态、位置、速度等。
这些数据将被传递给控制器，以便进行分析和处理。
控制算法：控制算法是控制器的核心部分。
它根据传感器收集到的数据和任务要求计算出飞行器的控制指令。
控制算法的设计应该考虑到相关物理规律、飞行器的动力学和控制策略。
通信协议：通信协议是控制器与执行器之间的桥梁。
通信协议应该能够传递控制指令和接收执行器的反馈信息，在保持稳定性和精确度的前提下尽可能节约带宽。
执行器的设计应该包括以下几个方面：执行器驱动系统：执行器驱动系统接收控制指令，并将其转换为机械运动。
实现这一过程的驱动系统应该具有高速度、高灵敏度和高输出能力。
执行器位置反馈系统：执行器位置反馈系统用于将执行器的反馈信息送回给控制器，以便校正控制指令。
为保证飞行器的安全，应该在控制系统中实现故障检测和容错措施。
应该在控制系统中添加故障检测模块，对传感器和执行器进行连续不断的检测，以确保它们的稳定和正常工作。
如果检测到故障，容错措施应该能够立即识别故障，并能够自动切换到替代性控制策略，以确保飞行器在故障情况下仍能够安全地工作。
未来发展随着先进生产和数字化技术的发展，飞行器控制系统将持续不断地得到改进。
例如，未来的设计将采用双重控制器或多重控制器，以提高安全性和可靠性。
此外，由于大数据、云计算和人工智能技术的发展，飞行器控制系统未来将更加自动化，更加智能化。
在未来的设计中，我们可以预见更多的技术突破和变革，以应对不断变化的环境需求。
飞行器控制系统设计
飞行器控制系统设计随着现代科技和航空技术的快速发展，飞行器已经成为人们在空中快速移动和探索外太空的主要手段之一。
而使得飞行器能够安全、稳定地运行的核心就是其控制系统。
那么针对一种特定的飞行器，如何设计出一个高效合理的飞行器控制系统呢？本篇文章将从需求分析、系统设计、性能测试等方面进行阐述。
1. 需求分析飞行器控制系统的需求分析主要包括以下方面：（1）控制效果要求：对于不同类型的飞行器，如固定翼飞机、直升机、无人机等，其控制效果的要求也不同。
需要明确控制的稳定性、灵敏度、精度等方面的具体指标。
（2）环境适应性：不同的环境对飞行器控制系统都有影响，对于高海拔、强风、低温等极端环境，控制系统需要有更好的适应性。
（3）耐久性和可靠性：对于长时间的运作和一些非正常情况下的突发状况，如电力故障等，系统需要保证其耐久和可靠性。
2. 系统设计在需求分析的基础上，飞行器控制系统的设计分为以下几个步骤：（1）系统架构设计：根据不同的需求和飞行器类型，选择适合的控制框架和组件。
可以采取模块化设计，将控制系统分为多个子系统，便于维护和升级。
（2）控制器设计：控制器是飞行器控制系统的核心。
根据前期分析的控制效果和环境适应性的要求，选择合适的控制算法和传感器，如PID控制、全向光流等，以确保控制系统对飞行器的精准控制。
（3）通信模块设计：与机载控制器相连的通信模块需要充分考虑可靠性和数据传输速率等问题，需要选择合适的通信协议和硬件组件。
（4）用户界面设计：飞行器控制系统的用户界面需要简洁易懂，可视化程度高，并需要快速响应用户输入操作。
3. 性能测试设计好控制系统后，性能测试是不可或缺的一个步骤。
测试内容包括控制效果、耐久性、可靠性等多个方面，可以通过仿真测试和飞行试验等手段进行。
通过这些测试得到的数据和反馈可以以此为基础对控制系统的设计进行优化和改进。
总结：从需求分析、系统设计到性能测试，飞行器控制系统设计是一个比较复杂和系统性强的流程。
课程设计---飞行器控制系统设计
目录1飞行器控制系统的设计过程 (1)1.1飞行器控制系统的性能指标 (1)1.2参数分析 (1)2系统校正前的稳定情况 (3)2.1校正前系统的伯特图 (3)2.2校正前系统的奈奎斯特曲线 (3)2.3校正前系统的单位阶跃响应曲线 (5)2.4校正前系统的相关参数 (5)2.4.1 上升时间 (6)2.4.2超调时间 (7)2.4.3超调量 (7)2.4.4 调节时间 (7)3校正系统 (8)3.1校正系统的选择及其分析 (8)3.2验证已校正系统的性能指标 (10)4系统校正前后的性能比较 (13)4.1校正前后的波特图 (13)4.2校正前后的奈奎斯特曲线 (14)4.3校正前后的单位阶跃响应曲线 (15)5设计总结与心得 (17)参考文献 (18)飞行器控制系统设计1飞行器控制系统的设计过程1.1飞行器控制系统的性能指标飞行器控制系统的开环传递函数)2.361(4500)(+=s s Ks G控制系统性能指标为调节时间s 01.0≤，单位斜坡输入的稳态误差000521.0≤，相角裕度大于85度。
1.2参数分析由系统开环传递函数可以求得： 令2n ω= 4500k所以开环传递函数:2()(361.2)n G s s s ω=+稳态误差为:ss 2n n1361.2e 0.000521lim ()s SG s ζωω→==≤2= 可得832/n rad s ω=，0.217ζ=。
所以，取154k =。
开环传递函数693000()(361.2)G s s s =+稳态误差0.005eδ=>可得：0.69ζ>又因为2n ζω=361.2 ss e 0.000527≥比较可知，不满足题意，因此要加入一定的性能改善环节。
2系统校正前的稳定情况2.1校正前系统的伯特图根据校正前的飞行器控制系统的开环传递函数，在MATLAB中绘制出校正前的波特图，如图2-1所示。
绘制校正前伯特图的MATLAB源程序如下：num=693000;den=[1,361.2,0]; %校正前系统参数bode(num,den); %绘制伯特图grid;2.2校正前系统的奈奎斯特曲线根据校正前的飞行器控制系统的开环传递函数，在MATLAB中绘制出校正前的奈奎斯特曲线，如图2-2所示：num=693000;den=[1,361.2,0]; %校正前系统参数nyquist(num,den) %绘制奈奎斯特曲线-50050M a g n i t u d e (d B)10101010P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)图2-1校正前系统的伯特图-100-80-60-40-20020406080100Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s图2-2校正前系统的奈奎斯特曲线2.3校正前系统的单位阶跃响应曲线校正前系统的单位反馈闭环传递函数为2()693000()361.2693000C s R s s s =++ 用MATLAB 绘制系统校正前的的单位阶跃响应曲线如图1-3所示。
飞行器控制系统设计与模拟
飞行器控制系统设计与模拟飞行器控制系统是航空领域中至关重要的一部分，它负责通过传感器和执行器实现对飞行器的控制和导航。
在本文中，将介绍飞行器控制系统的设计原理和模拟方法，以及在实际应用中的一些挑战和解决方案。
一、飞行器控制系统设计原理飞行器控制系统的设计原理可以分为三个主要部分：传感器、控制器和执行器。
1. 传感器传感器是飞行器系统中的关键组成部分，它通过感知环境中的物理量，并将其转化为电信号，以提供给控制器进行处理。
常见的飞行器传感器包括加速度计、陀螺仪、气压计、磁力计等。
加速度计用于测量线性加速度，可以帮助判断飞行器的姿态和运动状态；陀螺仪用于测量角速度，可以帮助判断飞行器的转动状态；气压计用于测量气压，可以帮助判断飞行器的高度；磁力计用于测量磁场强度，可以帮助判断飞行器的方向。
传感器的准确性对于飞行器的控制至关重要，因此在设计过程中需考虑噪声抑制和校准等因素。
2. 控制器控制器是飞行器控制系统的核心部分，它根据传感器提供的信息和预设的控制算法，通过计算和判断来生成相应的控制信号，以实现对飞行器的姿态和位置的控制。
常见的飞行器控制算法包括PID控制算法、状态反馈控制算法和模糊控制算法等。
PID控制算法是一种经典的控制算法，通过比较目标值和实际值的差异，根据比例、积分和微分三个参数来调整控制信号的大小。
状态反馈控制算法基于飞行器的数学模型，通过估计飞行器的状态变量并根据目标值进行调整。
模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制算法，可以应对非线性和不确定性的飞行器控制问题。
3. 执行器执行器是控制器输出的信号在物理上作用于飞行器的装置，用于操纵飞行器的姿态和位置。
常见的飞行器执行器包括电动机、伺服阀和舵面等。
电动机通常用于控制飞行器的推力和动力系统；伺服阀用于控制飞行器的液压系统，如液压舵面和液压地平线；舵面用于控制飞行器的姿态变化，如副翼、升降舵和方向舵等。
执行器的稳定性和响应速度对于飞行器的控制效果至关重要，因此在设计过程中需考虑动力和机械的匹配和协调等因素。
飞行器姿态控制系统设计及仿真
飞行器姿态控制系统设计及仿真近年来，随着无人机技术的快速发展，飞行器姿态控制系统的设计和仿真成为了一个备受关注的领域。
飞行器姿态控制系统是无人机飞行过程中保持稳定的重要组成部分，它能够通过精确的姿态控制来实现飞行器的稳定飞行和各种机动动作。
本文将介绍飞行器姿态控制系统的设计原理和步骤，并通过仿真验证其性能。
一、飞行器姿态控制系统的设计原理飞行器姿态控制系统的设计原理主要基于控制理论和传感器技术。
控制理论提供了一种系统动力学建模和控制器设计的理论基础，而传感器技术能够提供准确的姿态信息，为控制系统提供反馈信号。
在飞行器姿态控制系统设计中，常用的控制方法包括PID控制和模型预测控制。
PID控制是一种经典的控制方法，通过测量当前状态与目标状态的误差，综合考虑比例、积分和微分三个部分，计算出控制输出。
模型预测控制则是基于飞行器的数学模型，通过预测未来一段时间内的状态变化，计算出最优的控制策略，从而实现姿态控制。
二、飞行器姿态控制系统的设计步骤1. 系统动力学建模飞行器姿态控制系统的设计首先需要进行系统动力学建模。
根据飞行器的物理特性和运动方程，建立数学模型。
常见的模型包括刚体模型、欧拉角模型和四元数模型。
选择合适的模型能够更好地描述飞行器的运动特性。
2. 控制器设计根据系统模型，选择适当的控制方法进行控制器设计。
常用的控制方法有PID控制和模型预测控制。
PID控制是一种简单而有效的方法，但对于复杂的飞行器姿态控制来说，模型预测控制能够提供更好的性能。
根据系统的需求和性能指标，设计合适的控制器参数。
3. 传感器选择飞行器姿态控制系统需要依赖传感器来获取准确的姿态信息。
常用的传感器包括加速度计、陀螺仪和磁力计等。
根据飞行器的需求和环境条件，选择合适的传感器，并进行校准和数据处理，以提供准确的姿态反馈。
4. 闭环控制设计好控制器和选择好传感器后，将其组合成一个闭环控制系统。
将传感器获取的姿态信息与目标姿态进行比较，计算出控制输出，通过执行机构来实现姿态控制。
飞行器智能控制系统的设计与应用
飞行器智能控制系统的设计与应用随着科技的不断发展，飞行器技术越来越成熟，智能控制系统的应用也越来越普及。
飞行器智能控制系统是指通过各种传感器和控制装置对飞行器进行远程控制和自主控制的系统。
它能够提高飞行器的安全性、准确性和自适应性，实现自主定位、自主导航和智能控制等功能。
在本文中，将介绍飞行器智能控制系统的设计与应用。
一、飞行器智能控制系统的设计1. 传感器与数据采集飞行器智能控制系统的设计首先需要考虑传感器和数据采集。
传感器是将物理量转化为电信号的设备，如惯性导航系统、GPS定位系统、气压计、温度计等。
数据采集则是将传感器采集到的数据在芯片内存储，以备后续处理。
传感器的选择必须根据飞行器的特点和实际使用情况进行选择和设计，以确保数据的正确性和可靠性。
2. 控制算法与控制器控制算法和控制器是实现飞行器智能控制系统的核心组成部分。
控制算法需要结合传感器所采集到的数据，计算出符合实际的控制指令，然后通过控制器将控制指令转化为电信号，控制飞行器的各项运动。
控制器一般采用数字信号处理器或微控制器。
3. 电源和电路飞行器智能控制系统需要有可靠的电源和优质的电路。
电源可采用锂电池等高能密度电池，以确保系统能够长时间运行。
电路方面则需要设计稳定可靠的电路，以避免电路干扰和电子噪声的影响。
二、飞行器智能控制系统的应用1. 无人机及其应用无人机是目前智能控制系统应用最广泛的飞行器之一。
它能够执行多项任务，如物流配送、航拍测绘、道路巡检、搜救等。
无人机智能控制系统通过结合GPS、惯性导航、高度传感器等技术，以实现无线遥控、自主导航、自动驾驶等功能。
2. 直升机及其应用直升机智能控制系统依靠较为成熟的电子技术和先进的控制算法，可以实现快速的控制响应和高精度的控制。
直升机智能控制系统应用广泛，如医疗救援、野外勘察、消防、运输等。
3. 宇航器及其应用宇航器智能控制系统是宇宙探索的关键技术，它需要耐受较高的辐射和温度，具有自适应、自主控制、自主导航等能力。
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课程设计任务书学生姓名： 李攀 专业班级： 自动化0804 指导教师： 谭思云 工作单位： 自动化学院 题 目: 飞行器控制系统设计 初始条件：飞行器控制系统的开环传递函数为：)2.361(4000)(+=s s Ks G控制系统性能指标为调节时间s 008.0≤，单位斜坡输入的稳态误差000443.0≤，相角裕度大于85度。
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1） 设计一个控制器，使系统满足上述性能指标；（2） 画出系统在校正前后的奈奎斯特曲线和波特图；（3） 用Matlab 画出上述每种情况的阶跃响应曲线，并根据曲线分析系统的动态性能指标；（4） 对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须写清楚分析计算的过程，给出响应曲线，并包含Matlab 源程序或Simulink 仿真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排：（1） 课程设计任务书的布置，讲解 （一天） （2） 根据任务书的要求进行设计构思。
（一天） （3） 熟悉MATLAB 中的相关工具（一天） （4） 系统设计与仿真分析。
（四天） （5） 撰写说明书。
（两天） （6） 课程设计答辩（一天）指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日摘要根据被控对象及给定的技术指标要求，设计自动控制系统，既要保证所设计的系统有良好的性能，满足给定技术指标的要求，还有考虑方案的可靠性和经济性。
本说明书介绍了在给定的技术指标下，对飞行器控制系统的设计。
为了达到给定要求，主要采用了串联之后—超前校正。
在对系统进行校正的时候，采用了基于波特图的串联之后—超前校正，对系统校正前后的性能作了分析和比较，并用MATLAB进行了绘图和仿真。
对已校正系统的高频特性有要求时，采用频域法校正较其他方法更为方便。
关键词：飞行器控制系统校正 MATLAB目录1串联之后—超前校正的原理 (4)2飞行器控制系统的设计过程 (4)2.2系统校正前的稳定情况 (5)2.2.1校正前系统的伯特图 (5)2.2.2校正前系统的奈奎斯特曲线 (5)2.2.3校正前系统的单位阶跃响应曲线 (6)2.3.1确定校正网络的相关参数 (8)2.3.2验证已校正系统的性能指标 (9)2.4.1校正前后的伯特图 (11)2.4.2校正前后的奈奎斯特曲线 (12)2.4.3校正前后的单位阶跃响应曲线 (13)3设计总结与心得体会 (15)参考文献 (16)飞行器控制系统设计1串联之后—超前校正的原理如果系统设计要求满足的性能指标属频域特征量，则通常采用频域校正方法。
在开环系统对数频率特性基础上，以满足稳态误差、开环系统截止频率和相角裕度等要求为出发点，进行串联校正的方法。
在伯德图上虽然不能严格定量的给出系统的动态性能，但却能方便地根据频域指标确定校正装置的形式和参数，特别是对已校正系统的高频特性有要求时，采用频域法校正其他方法更方便。
串联滞后—超前校正兼有滞后校正和超前校正的优点，当待校正系统不稳定，且要求校正后系统的响应速度 相角裕度和稳态精度要求较高时，应采用串联滞后—超前校正。
其基本原理是利用滞后—超前网络的超前部分来增大系统的相角裕度，同时利用之后部分来改善系统的稳态性能。
串联滞后—超前校正的设计步骤如下: (1)根据稳态性能要求确定开环增益K 。
(2)绘制待校正系统的对数幅频特性曲线，求出待校正系统的截止频率c ω，相角裕度γ及幅值裕度h(dB)。
(3)根据时域与频域的关系，按要求指标求出校正后截止频率''c ω。
（4）过''c ω点作斜率为-20db/dec 的直线向左延伸至0.1''c ω时，斜率变为-40db/dec 与未校正前的伯特图相交于点w ，然后斜率再转为-20db/dec ，即1w ω时与原伯特图重合这样可以保证稳态误差值合乎要求。
过''c ω点作斜率为-20db/dec 的直线随着w 增大直到2ω时斜率变为-40db/dec ，选取2ω要考虑相角裕度满足要求。
即可作出校正后的伯特图。
（5）根据上面的可以写出校正传递函数。
(6)校验已校正系统的各项性能指标。
根据滞后超前校正的原理和步骤，可以在纯超前校正及纯滞后校正都不宜采用时，对系统进行串联滞后—超前校正。
2飞行器控制系统的设计过程2.1飞行器控制系统的性能指标飞行器控制系统的开环传递函数为)2.361(4000)(+=s s Ks G控制系统性能指标为调节时间s t ≤0.008s ，单位斜坡输入的稳态误差00443.00e ss ≤，相角裕度大于85度。
根据单位斜坡输入的稳态误差00443.00e ss ≤，可以得出sse K 12.3614000)s (sG lim K 0s ===→ν 84.203K =∴2.2系统校正前的稳定情况2.2.1校正前系统的伯特图根据原有的飞行器控制系统的开环传递函数，在MATLAB 中绘制出校正前的波特图，如图2-1所示。
绘制校正前伯特图的MATLAB 源程序如下： num=815350;den=[1,361.2,0]; %校正前系统参数 bode(num,den); %绘制伯特图 grid;2.2.2校正前系统的奈奎斯特曲线根据原有的飞行器控制系统的开环传递函数，在MATLAB 中绘制出校正前的奈奎斯特曲线，num=815350;den=[1,361.2,0]; %校正前系统参数nyquist(num,den) %绘制奈奎斯特曲线图2-1 系统校正前的伯特图图2-2 系统校正前的奈奎斯特曲线2.2.3校正前系统的单位阶跃响应曲线校正前系统的单位反馈闭环传递函数为8153502.361815350)()(2++=s s s R s C 用MATLAB 绘制系统校正前的的单位阶跃响应曲线如图2-3所示。
MATLAB 源程序如下所示:num=815350;den=[1,361.2,815350]; %校正前系统参数 step(num,den) %绘制阶跃响应曲线图2- 3系统校正前的单位阶跃响应曲线2.3飞行器控制系统的串联滞后—超前校正2.3.1确定校正网络的相关参数num=815350;den=[1,361.2,0]; %系统校正前的参数[mag,phase,w]=bode(num,den)[gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w) %求系统校正前的稳定裕度运行后，得出相角裕度pm=22.7°，截止频率wcp=867rad/s 。
由此可得，若采用超前校正，需补偿超前角m ϕ为︒︒=︒+︒-︒=+-=603.6857.22860 εγγϕm显然一级串联超前网络不能达到要求。
又由于要求校正后系统的响应速度、相角裕度要求较高，所以采用串联滞后—超前校正。
由高阶系统频域指标与时域的关系，有如下的公式cs K t ωπ0=20)1(5.2)1(5.12-+-+=r r M M Kγsin 1=r M 令︒=86γ得出校正以后系统的截止频率为786''≈c ω通过点''c ω作-20dB/dec 斜率的直线，该直线随ω增加直至与原系统开环对数幅频特性曲线相交于=2ω99490.3时转成斜率等于-40dB/dec 的直线，为了保证已校正系统中频段斜率为-20db/dec 的直线有一定长度，该特性的左端可延伸到=ω78.6处，然后转成斜率为-40db/dec 的直线交于原特性=1ω29.69。
当69.29<ω时，完全与原特性重合。
这样选择希望特性的交接频率，可确保校正装置传递函数简单，便于实现。
则校正网络的传递函数为⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛++=3.994901)69.291(2.3611)6.781()(s s s s s G c已校正系统的开环传递函数为)3.994901)(69.291(2.361)6.781(815350)()(0ss s ss G s G c +++=ss s s s G s G c 2.361169.1200012228.081535041.10373)()(230+++=∴2.3.2验证已校正系统的性能指标根据校正后系统的开环传递函数，验证校正后系统佝相角裕度。
编写MATLAB 源程序如下:num=[10373.41,815350];den=[0.00012228,12.169,361.2,0]; %校正后系统参数 [mag,phase,w]=bode(num,den)[gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w) %求系统校正后的稳定裕度 运行后得出校正后系统的相角裕度pm=86.23°，符合给定的相位裕度要求。
num=[10373.41,815350];den=[0.00012228,12.169,361.2,0]; %校正后系统参数 bode(num,den)grid %绘制校正后的波特图编写MATLAB 程序，绘制已校正系统的奈奎斯特曲线，如图2-5所示。
相应的MATLAB 源程序如下:num=[10373.41,815350];den=[0.00012228,12.169,361.2,0]; %校正后系统参数 nyquist(num,den) %绘制校正后的余奎斯特曲线图2-4 系统校正后的波特图图2-5 系统校正后的奈奎斯特曲线编写MATLAB程序，绘制已校正系统的单位阶跃响应曲线，如图2-6所示。
相应的MATLAB 源程序如下:num=[10373.41,815350];den=[0.00012228,12.169,10734.61,815350]; %校正后系统参数step(num,den)grid %绘制校正后的单位阶跃响应图2-6校正后的单位阶跃响应曲线2.4系统校正前后的性能比较2.4.1校正前后的伯特图确定了校正网络的各种参数，经过验证已校正系统的技术指标，基本达到标准后，可以将校正前后性能指标进行对比。
校正之后的系统有足够大的相位裕度。
在中频段产生了足够大的超前相角，以补偿原系统过大的滞后相角。
绘制图2-7的MATLAB源程序如下：num=815350;den=[1,361.2,0];gl=tf(num,den); %生成校正前系统的传递函数num1=[10373.41,815350];den2=[0.00012228,12.169,361.2,0];g2=tf(num1,den1); %构造校止后系统的传递函数bode(gl,g2)grid %绘制伯特图图2-7校正前后波特图对比2.4.2校正前后的奈奎斯特曲线num=815350;den=[1,361.2,0];g1=tf(num,den); %生成校正前系统的传递函数num1=[10373.41,815350];den1=[0.00012228,12.169,361.2,0];g2=tf(num1,den1); %构造校正后系统的传递函数nyquist(g1,g2)grid %绘制奈奎斯特图系统校正前后的奈奎斯特曲线如图2-8所示。