小型无人驾驶飞机飞行控制系统原理及设计

飞行器控制系统设计

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 K s 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

飞行控制系统简介

自动飞行控制系统飞行控制系统(简称飞控系统)的作用是保证飞机的稳定性和操纵性，提高飞机飞行性能和完成任务的能力，增强飞行的安全性和减轻驾驶员的工作负担。深圳市瑞伯达科技有限公司，致力于成为全球无人机飞行器领导品牌，是智能化无人机飞行器及控制系统的研制开发的专业厂商，生产并提供各行业无人机应用的解决方案。产品线涵盖各种尺寸多旋翼飞行器、专业航拍飞行器、无人机飞行控制系统、无人机地面站控制系统、高清远距离数字图像传输系统、专业级无线遥控器、高精飞行器控制模块及各类飞行器配件飞行器的自动飞行一、问题的提出早在重于空气的飞行器问世时，就有了实现自动控制飞行的设想。1891年海诺姆．马克西姆设计和建造的飞行器上安装了用于改善飞行器纵向稳定性的飞行系统。该系统中用陀螺提供反馈信号，用伺服作动器偏转升降舵。这个设想在基本概念和手段上与现代飞行自动控制系统有惊人的相似，但由于飞机在试飞中失事而未能成为现实。 60年代飞机设计的新思想产生了，即在设计飞机的开始就考虑自动控制系统的作用。基于这种设计思想的飞机称为随控布局飞行器（Control Configured Vehicle 简称CCV）。这种飞机有更多的控制面，这些控制面协同偏转可完成一般飞机难以实现的飞行任务，达到较高的飞行性能。飞控系统分类飞控系统分为人工飞行控制系统和自动飞行控制系统两大类。由驾驶员通过对驾驶杆和脚蹬的操纵实现控制任务的系统，称为人工飞行控制系统。最简单的人工飞行控制系统就是机械操纵系统。不依赖于驾驶员操纵驾驶杆和脚蹬指令而自动完成控制任务的飞控系统，称为自动飞行控制系统。自动驾驶仪是最基本的自动飞行控制系统。飞控系统构成飞控系统由控制与显示装置、传感器、飞控计算机、作动器、自测试装置、信息传输链及接口装置组成。控制及显示装置是驾驶员输入飞行控制指令和获取飞控系统状态信息的设备，包括驾驶杆、脚蹬、油门杆、控制面板、专用指示灯盘和电子显示器(多功能显示器、平视显示器等)。传感器为飞控系统提供飞机运动参数(航向角、姿态角、角速度、位置、速度、加速度等)、大气数据以及相关机载分系统(如起落架、机轮、液压源、电源、燃油系统等)状态的信息，用于控制、导引和模态转换。飞控计算机是飞控系统的“大脑”，用来完成控制逻辑判断、控制和导引计算、系统管理并输出控制指令和系统状态显示信息。作动器是飞控系统的执行机构，用来按飞控计算机指令驱动飞机的各种舵面、油门杆、喷管、机轮等，以产生控制飞机运动的力和力矩。自测试装置用于飞行前、飞行中、飞行后和地面维护时对系统进行自动监测，以确定系统工作是否正常并判断出现故障的位置。信息传输链用于系统各部件之间传输信息。常用的传输链有电缆、光缆和数据总线。接口装置用于飞控系统和其他机载系统之间的连接，不同的连接情况可以有多种不同的接口形式。自动飞行控制系统由自动驾驶仪、自动油门杆系统、自动导航系统、自动进场系统和自动着陆系统、自动地形跟随/回避系统构成。 RIBOLD瑞伯达科技有限公司,致力于成为全球飞行影像系统独家先驱，其产品线涵盖无人机飞行控制系统及地面站控制系统、影视航拍飞行平台、商用云台系统、高清远距离数字图像传输系统、无线遥控和成像终端及模型飞行器产品,多旋翼飞行器和高精控制模块。 RBD瑞伯达坚持创新, 以技术和产品为核心，通过完美的产品带来前所未有的飞行体验。我们的目标是做世界一流的无人机企业，为我们的客户提供一流的产品和服务!

飞行控制系统设计

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 一、对最简单的角位移系统的评价 1、某低速飞机本身具有较好的短周期阻尼，采用这种简单的控制规律是可行的。它的传递函数为： open p3_6 系统根轨迹为： nem1=-12.5; den1=[1 12.5]; sys1=tf(nem1,den1); nem2=[-1 -3.1]; den2=[1 2.8 3.24 0]; sys2=tf(nem2,den2); sys=series(sys1,sys2); rlocus(sys) 随着k的增大，该系统的一对闭环复极点的震荡阻尼逐渐减小。但由于飞机本身的阻尼较大，所以当k增大致1.34时，系统的震荡阻尼比仍有0.6。k增大到6.2时系统才开始不稳定。 2、现代高速飞机的短周期运动自然阻尼不足，若仍采用上述单回路控制系统则不能胜任自动控制飞机的要求。 open p3_10 系统根轨迹为： nem1=-10; den1=[1 10]; sys1=tf(nem1,den1);

nem2=[-4.3 -4.3*0.33]; den2=[1 0.61 3.3 0]; sys2=tf(nem2,den2); sys=series(sys1,sys2); rlocus(sys) 随着k增大，系统阻尼迅速下降。当k=1.06时，处于临界稳定。所以无法选择合适的k值以满足系统动静态性能。为了使系统在选取较大的k值基础上仍有良好的动态阻尼，引入俯仰角速度反馈。二、具有俯仰角速率反馈的角位移自动驾驶仪参数设计open p3_16 1、系统内回路根轨迹为： nem1=-10; den1=[1 10]; sys1=tf(nem1,den1); nem2=[-4.3 -4.3*0.33]; den2=[1 0.61 3.3]; sys2=tf(nem2,den2); sys=series(sys1,sys2); rlocus(sys) 按物理概念似乎速率陀螺的作用越强，阻尼效果越显著。但根轨迹分析告诉我们，只有在一定范围内这种概念才是正确的，否则会得到相反的效果。这种现象是由舵回路的惯性造成的。舵回路具有不同时间常数时的内回路根轨迹图： Tδ=0 sys1=-1; nem2=[-4.3 -4.3*0.33]; den2=[1 0.61 3.3]; sys2=tf(nem2,den2); sys=series(sys1,sys2); rlocus(sys) Tδ=0.1

无人机基础知识(飞行原理、系统组成、组装与调试)

近年来无人机的应用逐渐广泛，不少爱好者想集中学习无人机的知识，本文从最基本的飞行原理、无人机系统组成、组装与调试等方面着手，集中讲述了无人机的基本知识。第一章飞行原理本章介绍一些基本物理观念，在此只能点到为止，如果你在学校已上过了或没兴趣学，请跳过这一章直接往下看。第一节速度与加速度速度即物体移动的快慢及方向，我们常用的单位是每秒多少公尺﹝公尺/秒﹞0 加速度即速度的改变率，我们常用的单位是﹝公尺/秒/秒﹞，如果加速度是负数，则代表减速。第二节牛顿三大运动定律第一定律：除非受到外来的作用力，否则物体的速度(v)会保持不变。没有受力即所有外力合力为零，当飞机在天上保持等速直线飞行时，这时飞机所受的合力为零，与一般人想象不同的是，当飞机降落保持相同下沉率下降，这时升力与重力的合力仍是零，升力并未减少，否则飞机会越掉越快。第二定律：某质量为m的物体的动量(p = mv)变化率是正比于外加力 F 并且发生在力的方向上。此即着名的F=ma 公式，当物体受一个外力后，即在外力的方向产生一个加速度，飞机起飞滑行时引擎推力大于阻力，于是产生向前的加速度，速度越来越快阻力也越来越大，迟早引擎推力会等于阻力，于是加速度为零，速度不再增加，当然飞机此时早已飞在天空了。第三定律：作用力与反作用力是数值相等且方向相反。你踢门一脚，你的脚也会痛，因为门也对你施了一个相同大小的力第三节力的平衡

作用于飞机的力要刚好平衡，如果不平衡就是合力不为零，依牛顿第二定律就会产生加速度，为了分析方便我们把力分为X、Y、Z三个轴力的平衡及绕X、Y、Z三个轴弯矩的平衡。轴力不平衡则会在合力的方向产生加速度，飞行中的飞机受的力可分为升力、重力、阻力、推力﹝如图1-1﹞，升力由机翼提供，推力由引擎提供，重力由地心引力产生，阻力由空气产生，我们可以把力分解为两个方向的力，称x 及y 方向﹝当然还有一个z方向，但对飞机不是很重要，除非是在转弯中﹞，飞机等速直线飞行时x方向阻力与推力大小相同方向相反，故x方向合力为零，飞机速度不变，y方向升力与重力大小相同方向相反，故y方向合力亦为零，飞机不升降，所以会保持等速直线飞行。弯矩不平衡则会产生旋转加速度，在飞机来说，X轴弯矩不平衡飞机会滚转，Y轴弯矩不平衡飞机会偏航、Z轴弯矩不平衡飞机会俯仰﹝如图1-2﹞。

飞行器自动控制导论_第一章飞行控制系统概述

第一章飞行控制系统概述 1.1飞行器自动控制 1.1.1飞行控制系统的功能随着飞行任务的不断复杂化，对飞机性能的要求越来越高，不仅要求飞行距离远（例如运输机），高度高（高空侦察机），而且还要求飞机有良好的机动性（例如战斗机）。为了减轻驾驶员在长途飞行中的疲劳，或使驾驶员集中精力战斗，希望用自动控制系统代替驾驶员控制飞行，并能改善飞机的飞行性能。这种系统就是现代飞机上安装的飞行自动控制系统。飞行控制系统的功能归结起来有两点：1）实现飞机的自动飞行；2）改善飞机的飞行性能。飞机的自动飞行控制系统在无人参与的情况下，自动操纵飞机按规定的姿态和航迹飞行，通常可实现对飞机的三轴姿态角和飞机三个方向的空间位置的自动控制与稳定。例如，无人驾驶飞行器（如无人机或导弹等），实现完全的飞行自动控制；对于有人驾驶的飞机（如民用客机或军用飞机），虽然有人参与驾驶，但某些飞行阶段（如巡航段），驾驶员可以不直接参与操纵，而由飞行控制系统实现对飞机飞行的自动控制，但驾驶员应完成对自动飞行指令的设置和监督自动飞行的情况，并可以随时切断自动控制而实现人工驾驶。采用自动飞行具有以下优点： 1）长距离飞行时解除驾驶员的疲劳，减轻驾驶员的工作负担； 2）在一些恶劣天气或复杂的环境下，驾驶员难于精确控制飞机的姿态和航迹，自动飞行控制系统可以精确对飞机姿态和航迹的精确控制； 3）有一些飞行操纵任务，驾驶员难于精确完成，如进场着陆，采用自动飞行控制则可以较好地完成任务。一般来说，飞机的性能和飞行品质是由飞机本身气动特性和发动机特性决定的，但随着飞机飞行高度及飞行速度的增加，飞机的自身特性将会变坏。如飞机在高空飞行时，由于空气稀薄，飞机的阻尼特性变坏，致使飞机角运动产生严重的摆动，靠驾驶员人工操纵将会很困难。此外，设计飞机时，为了减小质量和阻力，提高有用升力，将飞机设计成静不稳定的。对于这种静不稳定的飞机，驾驶员是难于操纵的。在飞机上采用增稳系统或阻尼系统可以很好地解决这些问题。

专题飞机飞行的力学原理

专题飞机飞行的力学原理 ? 飞机用途民用（运输、勘探、农用、消防、拯救等）军用（歼击、轰炸、侦察、反潜、运输等） ? 飞机动力螺桨式（活塞螺桨、涡轮螺桨、涡轮轴）喷气式（涡轮喷气、涡轮风扇、、冲压、火箭等） ? 机翼类型固定翼（双翼、单翼、矩形翼、后掠翼、前掠翼、三角翼、双三角翼、鸭翼、可变后掠翼等）旋翼（单旋翼、双旋翼、可倾转旋翼等） ? 举例歼10飞机：军用歼击机，采用涡轮风扇发动机，机翼类型为鸭翼。飞机的机翼在飞行中产生升力和阻力机翼的升力： 2 21Sv C F Y Y ρ= 机翼的阻力： 2 21Sv C F X X ρ= 升力系数C Y 和阻力系数C X ：

C Y和C X都与气流方向和机翼运动方向（航向）的夹角有关，这一角度称为迎角。一般来说，迎角越大，升力和升力系数越大，阻力和阻力系数也越大。当迎角大于某一角度时，升力和升力系数会急剧下降。这一角度称为失速角。飞机飞行的受力分析：质点情况 ?考虑飞机为一质点，其受力情况为：升力F Y 阻力F X 重力mg 发动机的推力（或拉力）F ?若飞机在水平方向进行匀速直线运动，则： F = F X F Y = mg 若飞机进行滑翔飞行，其受力情况为：

升力 F Y 阻力 F X 重力 mg 很明显，在理想情况下，升力、阻力、重力三者矢量和为零，滑翔飞机做匀速直线运动。即： R F F mg Y X =+= 2 2 一点奥秘 ?由于：221Sv C F Y Y ρ= 2 21Sv C F X X ρ= 在稳定飞行时：F Y = mg F = F X ?结论： ? 高速飞行器的翼面积较小，低速飞机的翼面积较大。 ? 重型飞机的翼面积较大，轻型飞机的翼面积较小。 ? 高速飞行器阻力系数较小，升力系数也不大。 ? 低速飞行器升力系数较大，阻力系数也较大。速度和升阻比的测量和计算

飞行器控制系统课程设计

课程设计任务书学生姓名：________ 专业班级： _______________ 指导教师：_______ 工作单位： ____________ 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： G（s） -^500^ s（s 361.2）控制系统性能指标为调节时间0.01s，单位斜坡输入的稳态误差 0.000521，相角裕度大于84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：

指导教师签名：系主任（或责任教师）签名: 目录 1串联滞后—超前校正的原理............ 错误! 未定义书签。 2 飞行器控制系统的设计过程. ................. 错误! 未定义书签。 2.1 飞行器控制系统的性能指标............... 错误! 未定义书签。 2.2 系统校正前的稳定情况................. 错误! 未定义书签。 2.2.1 校正前系统的波特图............. 错误! 未定义书签。 2.2.2 校正前系统的奈奎斯特曲线 (2) 2.2.3 校正前系统的单位阶跃响应曲线......... 错误! 未定义书签。 2.3 飞行器控制系统的串联滞后—超前校正 (4) 2.3.1 确定校正网络的相关参数 (4) 2.3.2 验证已校正系统的性能指标 (6) 2.4 系统校正前后的性能比较 (8) 2.4.1 校正前后的波特图 (8) 2.4.2 校正前后的奈奎斯特曲线 (9) 2.4.3 校正前后的单位阶跃响应曲线 (11) 3 设计总结与心得体会 (12) 参考文献 (13)

飞行器控制系统设计

学号：课程设计题目飞行器控制系统设计学院自动化学院专业自动化班级自动化1002班姓名指导教师肖纯 2012 年12 月19 日

课程设计任务书学生姓名：专业班级：自动化1003班指导教师：肖纯工作单位：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(4500)(+= s s K s G 要求设计控制系统性能指标为调节时间ts 008.0≤秒，单位斜坡输入的稳态误差000443.0≤，相角裕度大于75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：指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

随着经济的发展，自动控制技术在国民经济中发挥着越来越重要的作用。自动控制就是在没有人的参与下，系统的控制器自动的按照人预订的要求控制设备或过程，使之具有一定的状态和性能。在实际中常常要求在达到制定性能指标的同时能更加节约成本、能具有更加优良的效果。本次飞行器设计中，采用频域校正的方法使系统达到指定的性能指标，同时采用matlab仿真软件更加直观的进行仿真分析和验证。在此设计中主要采用超前校正的方法来对系统进行性能的改进，通过分析、设计、仿真、写实验报告书的过程，进一步加深了对自动控制原理基本知识的理解和认识，同时通过仿真系统的奈奎斯特图、bode图、单位阶跃响应曲线，进一步理解了系统的性能指标的含义，同时也加深了对matlab仿真的掌握，培养了认识问题、分析问题、解决问题的能力。

飞机飞行的原理图解

飞机飞行的原理图解飞机是指具有一具或多具发动机的动力装置产生前进的推力或拉力，由机身的固定机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器。飞机飞行原理： 1、飞机上升是根据伯努利原理，即流体（包括炝骱退流）的流速越大，其压强越小；流速越小，其压强越大。 2、飞机的机翼做成的形状就可以使通过它机翼下方的流速低于上方的流速，从而产生了机翼上、下方的压强差（即下方的压强大于上方的压强），因此就有了一个升力，这个压强差（或者说是升力的大小）与飞机的前进速度有关。 3、当飞机前进的速度越大，这个压强差，即升力也就越大。所以飞机起飞时必须高速前行，这样就可以让飞机升上天空。当飞机需要下降时，它只要减小前行的速度，其升力自然会变小，小于飞机的重量，它就会下降着陆了。

飞机的组成：大多数飞机都是由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成。机翼：主要功用是为飞机提供升力，以支持飞机在空中飞行，也起一定的稳定和操纵作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼。操纵副翼可使飞机滚，放下襟翼能使机翼升力系数增大。另外，机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。 1.机身：主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备，还可将飞机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。

2.尾翼：包括水平尾翼（平尾）和垂直尾翼（垂尾）。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降沧槌伞４怪蔽惨碓虬括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转，以及保证飞机能平稳地飞行。 3.起落装置：飞机的起落架大都由减震支柱和机轮组成，作用是起飞、着陆滑跑，地面滑行和停放时支撑飞机。 4.动力装置：主要用来产生拉力和推力，使飞机前进。其次还可为飞机上的其他用电设备提供电源等。除了发动机本身，动力装置还包括一系列保证发动机正常工作的系统。

飞机各个系统的组成及原理

一、外部机身机翼结构系统二、液压系统三、起落架系统四、飞机飞行操纵系统五、座舱环境控制系统六、飞机燃油系统七、飞机防火系统一、外部机身机翼结构系统 1、外部机身机翼结构系统组成：机身机翼尾翼 2、它们各自的特点和工作原理 1)机身机身主要用来装载人员、货物、燃油、武器和机载设备，并通过它将机翼、尾翼、起落架等部件连成一个整体。在轻型飞机和歼击机、强击机上，还常将发动机装在机身内。 2)机翼机翼是飞机上用来产生升力的主要部件，一般分为左右两个面。机翼通常有平直翼、后掠翼、三角翼等。机翼前后缘都保持基本平直的称平直翼，机翼前缘和后缘都向后掠称后掠翼，机翼平面形状成三角形的称三角翼，前一种适用于低速飞机，后两种适用于高速飞机。近来先进飞机还采用了边条机翼、前掠机翼等平面形状。

左右机翼后缘各设一个副翼，飞行员利用副翼进行滚转操纵。即飞行员向左压杆时，左机翼上的副翼向上偏转，左机翼升力下降；右机翼上的副翼下偏，右机翼升力增加，在两个机翼升力差作用下飞机向左滚转。为了降低起飞离地速度和着陆接地速度，缩短起飞和着陆滑跑距离，左右机翼后缘还装有襟翼。襟翼平时处于收上位置，起飞着陆时放下。 3)尾翼尾翼分垂直尾翼和水平尾翼两部分。 1.垂直尾翼垂直尾翼垂直安装在机身尾部，主要功能为保持飞机的方向平衡和操纵。通常垂直尾翼后缘设有方向舵。飞行员利用方向舵进行方向操纵。当飞行员右蹬舵时，方向舵右偏，相对气流吹在垂尾上，使垂尾产生一个向左的侧力，此侧力相对于飞机重心产生一个使飞机机头右偏的力矩，从而使机头右偏。同样，蹬左舵时，方向舵左偏，机头左偏。某些高速飞机，没有独立的方向舵，整个垂尾跟着脚蹬操纵而偏转，称为全动垂尾。 2.水平尾翼水平尾翼水平安装在机身尾部，主要功能为保持俯仰平衡和俯仰操纵。低速飞机水平尾翼前段为水平安定面，是不可操纵的，其后缘设有升降舵，飞行员利用升降舵进行俯仰操纵。即飞行员拉杆时，升降舵上偏，相对气流吹向水平尾翼时，水平尾翼产生

模型飞机原理讲义

航空模型基础知识（一）什么叫航空模型?航空模型各基本组成部分的名称是什么？航空模型是各种航空器模型的总称，包括模型飞机和其他模型飞行器。一般来说，航空模型具有以下几个特征：有一定的尺寸限制；带有或不带有发动机；重于空气；不能载人。航空模型我们简称其为空模，其各部分名称如下图。（二）各部分定义机翼的各部分定义如下(图1-1-2、图1-1-3)：前缘：机翼的前边缘；后缘：机翼的后边缘；翼弦：翼型前缘与后缘的连线，翼弦长就是机翼的宽度；翼展：机翼的展开，即机翼左右翼尖之间的距离；翼型：机翼的剖面；上反角：机翼摆正时翼前缘与水平线的夹角；展弦比：翼展与翼弦的比值。图1-1-2 图1-1-3 （三）飞机为什么能飞起来飞行中的飞机受力可分为：重力—由地心引力产生；升力—由机翼提供(具体会在下文阐述)；拉力(或推力)—由引擎提供；阻力—由空气产生(图1-1-4)。

飞机在起飞过程中(图1-1-5的①)，引擎的拉力大于阻力，于是产生向前的加速度，同时机翼产生升力。此时，飞机的速度可以理解成为水平速度与垂直速度的合速度，速度越大，阻力也越大。等到拉力等于阻力的时候，加速度为零，速度不再增加，此时飞机也已经翱翔在蓝天之上了(图1-1-5的②)。（四）机翼是如何产生升力的机翼的升力可以用“伯努利效应”来解释，（伯努利效应：在水流或气流里，如果速度慢，压力就大，如果速度快，压力就小。例如在日常生活中，我们会发现在两张白纸中吹气，白纸非但没有远离，相反却靠拢了为什么？我们可以用伯努利效应来解释这一现象了：两张纸中间的空气流动较快，压强较小；两张纸外侧的空气流动较慢，压强较大。纸张的外侧压强比内侧压；强大，所以就出现了靠拢的现象。）机翼的升力是由翼型的特殊形状和机翼的迎角这两个原因产生的。翼型是决定机翼性能的重要因素。常见的翼型有以下几种(图 1-1-8)：

纸飞机飞行原理

For personal use only in study and research; not for commercial use 纸飞机飞行原理纸飞机要飞得远、飞得快，有几点要注意：? 1）要尽量折得两边对称，如果不对称得话，飞机容易转弯，就飞不远了；? 2）翅膀和机身的比例要恰当。机身小翅膀大，飞机升力是够了，但重心上抬，投出去的飞机容易发飘；机身大翅膀小，重心过于下移，飞机就像飞镖一样，惯性十足，但却失去了飞行滑翔的行程，仿佛是扔出去的纸团。正确合理的翅膀和机身比例要根据纸飞机的形状和纸张的质地决定，多试几次就能找到最佳比例；? 3）注意前后的平衡。机头太重，飞机容易一头扎在地上；机头太轻，又容易造成机头上翘，导致失速。通过调整纸飞机的外形，或用纸条或胶带进行适当的加载（如果允许的话）可以调节飞机的平衡；? 4）最后说一点，纸飞机的投掷也很有讲究：不要侧风投飞，不然容易被刮偏；顺风投掷也没有足够的动力；最好是迎着不太强的正面逆风投掷，投出的角度稍大于水平角度，约15度左右，飞机要平稳向前送出，到最后一刻才自然脱手，那样飞得最远。纸飞机的原理 2、机头不能太重，否则一下就载下去了；? 3、机头不宜太尖。阻力小，速度快，在空中停留的时间自然就短；? 4、机翼适当大一些，这与空气中的浮力成正比；? 5、后翼两侧向上折一下，但注意适度；如果迎面有微风吹来，有时还能向上飞；? 6、折时两边尽量对称，如果是开阔地，可以适当将左或右侧重一点点，使飞机在空中盘旋，可以一定程度上增加飞机在空中的滞留时间。? 7、折完后将两侧机翼向上，形成一定度数的v字夹角，注意不要太向上，稍有一点就行了。之后检查机翼两侧是否对称；? 8、先试飞，观察飞行情况做调整。（比如：飞起来机头向前一点一点的，说明机头轻了）?

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 K s 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 2 n n 1361.2e 0.000521lim ()s SG s ζ ωω→= =≤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 0.005e δ=>

航模基础知识及模型教练飞机结构详细讲解

一、什么叫航空模型在国际航联制定的竞赛规则里明确规定“航空模型是一种重于空气的，有尺寸限制的，带有或不带有发动机的，不能载人的航空器，就叫航空模型。其技术要求是：最大飞行重量同燃料在内为五千克；最大升力面积一百五十平方分米；最大的翼载荷100克/平方分米；活塞式发动机最大工作容积10亳升。 1、什么叫飞机模型一般认为不能飞行的，以某种飞机的实际尺寸按一定比例制作的模型叫飞机模型。 2、什么叫模型飞机一般称能在空中飞行的模型为模型飞机，叫航空模型。二、模型飞机的组成模型飞机一般与载人的飞机一样，主要由机翼、尾翼、机身、起落架和发动机五部分组成。 1、机翼———是模型飞机在飞行时产生升力的装置，并能保持模型飞机飞行时的横侧安定。 2、尾翼———包括水平尾翼和垂直尾翼两部分。水平尾翼可保持模型飞机飞行时的俯仰安定，垂直尾翼保持模型飞机飞行时的方向安定。水平尾翼上的升降舵能控制模型飞机的升降，垂直尾翼上的方向舵可控制模型飞机的飞行方向。 3、机身———将模型的各部分联结成一个整体的主干部分叫机身。同时机身内可以装载必要的控制机件，设备和燃料等。 4、起落架———供模型飞机起飞、着陆和停放的装置。前部一个起落架，后面两面三个起落架叫前三点式；前部两面三个起落架，后面一个起落架叫后三点式。 5、发动机———它是模型飞机产生飞行动力的装置。模型飞机常用的动装置有：橡筋束、活塞式发动机、喷气式发动机、电动机。三、航空模型技术常用术语 1、翼展——机翼（尾翼）左右翼尖间的直线距离。（穿过机身部分也计算在内）。

2、机身全长——模型飞机最前端到最末端的直线距离。 3、重心——模型飞机各部分重力的合力作用点称为重心。 4、尾心臂——由重心到水平尾翼前缘四分之一弦长处的距离。 5、翼型——机翼或尾翼的横剖面形状。 6、前缘——翼型的最前端。 7、后缘——翼型的最后端。 8、翼弦——前后缘之间的连线。 9、展弦比——翼展与平均翼弦长度的比值。展弦比大说明机翼狭长。练习飞行的要素与原则分析玩模型飞机和玩模型大脚车完全是两种不同的运动，模友们千万别想当然，买来了就上天，否则就只能看着飞机的残骸落泪了。在开展模型飞机运动前，最需要有一套合理、简单的教程来指导你学会为什么这么飞和怎么样飞，让你更快更安全的把爱机送上蓝天。开篇还是先把基础飞行练习的要素与原则强调一下，这与你能否成功的掌握飞行技能有直接的关系。第一：飞行练习的要素掌握飞行技巧，需要以掌握最基本的要素为基础，不断的练习，最终实现自己对飞机启动、助跑、起飞、航线和降落等环节的控制，达到这种境界，模型界称之为“单飞”。单飞的要素有以下几点： 1、一架精心调整的遥控上单翼教练机（飞机的调整我们在专门的板块里详细说明） 2、理解各种操纵对飞机控制的作用 3、飞机起飞 4、学会直线飞行与航线控制 5、学会转弯飞行与转弯控制 6、地面参照物对航线的辅助

变体飞行器控制系统综述

第30卷第10期航空学报 Vol 130No 110 2009年 10月ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUT ICA SINICA Oct. 2009 收稿日期:2008208212;修订日期:2008212205 基金项目:国家自然科学基金(90605007);南京航空航天大学博士生创新基金((B CXJ06208) 通讯作者:何真E 2mail:hezhen@https://www.360docs.net/doc/0712151524.html, 文章编号:100026893(2009)1021906 206变体飞行器控制系统综述陆宇平,何真 (南京航空航天大学自动化学院,江苏南京 210016) A Survey of Morphing Aircraft Control Systems Lu Yuping,H e Zhen (College of Automation Engineering,Nanjing Universit y of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China) 摘要:介绍了变体飞行器控制系统和涉及的控制理论问题。分析了变体飞行器的控制系统,指出变体飞行器的控制系统由变形控制层和飞行控制层组成。对变体飞行器的硬件结构和变体飞行器控制方法的研究现状进行了阐述。分析了集中式和分布式两种变形机械结构以及控制系统体系结构,提出采用总线网络连接变形结构的分布式元件。总结了变体飞行器需深入研究的变形控制和飞行控制问题,包括大尺度变体飞行器的飞行控制问题,通信受约束的大数目的驱动器的协调控制问题。关键词:变体飞行器;变形控制;飞行控制系统;分布式控制;网络控制中图分类号:V249 文献标识码:A Abstr act:The control system and r elated cont rol theor y of morphing aircraft a re introduced.The cont rol sys 2tem of mor phing air cr aft is analyzed.I t is shown that the system consists of a shape cont rol loop and a f light cont rol loop.Advances in the mechanical structures and contr ol appr oaches of mor phing aircraft ar e discussed.The centra lized mechanica l morphing structur e,the distributed mechanical morphing st ructur e,and the contr ol system structure are analyzed.It is pr oposed that the distr ibuted components in a morphing st ructur e should be connected through a bus net work.F utur e work in the shape contr ol and flight control of morphing aircraft is summar ized,including the flight contr ol of large 2scale shape air craft,cooperat ive contr ol of large numbers of actuators under communication constraints. Key words:morphing aircraft;sha pe control;flight control systems;distr ibuted control;networked contr ol 变体飞行器能根据飞行环境和飞行任务的变化,相应地改变外形,始终保持最优飞行状态,以满足在变化很大的飞行环境(高度、马赫数等)里执行多种任务(如起降、巡航、机动、盘旋、攻击等) 的要求。变体飞行器还能够改善飞行器空气动力学性能,增加续航时间,用能连续、光滑变形的变形结构代替传统操纵面,提高隐身性能。由于具有这些优势,变体飞行器得到了各国的重视。目前,已开展过的或正在开展的变体飞行器项目有 [125] :美国的AFTI/F111自适应机翼项目,主动柔性翼(AFW)计划,智能机翼(Smart Wing)项目和近期启动的变形飞机结构(MAS)项目;欧洲的3AS(Active Aeroelastic A ir craft Structures)研究项目等。与传统飞行器相比,变体飞行器最特殊之处在于它具有变形结构。这给气动、材料、结构、控制和优化等多个学科提出了一系列有待研究的问题。在控制学科方面,变形结构的分布式驱动特性以及变形引起的飞行器模型的不确定性和非线性等都引出了许多具有挑战性的研究课题。本文总结与思考了变体飞行器的控制体系结构设计和控制理论研究,提出了需深入研究的变形控制和飞行控制方面的问题。 1 工作原理变体飞行器的控制系统可分为两个层次,如图1所示。第1层可称为变形控制系统,对变形结构进行控制,即实现变形控制;第2层可称为飞行控制系统,控制整个飞行器的飞行状态,即实现飞行控制。变体飞行器的变形结构是使变体飞行器实现/变体0的部件。为了获得高气动效率,变体飞行器的变形应该是连续的、光滑的,因此,大部分变形结构由大数量的分布式驱动单元组成。变形结构可以是分布式作动器驱动的机械连杆结构(驱

模型飞机飞行原理

第一章空气动力学基本知识空气动力学是一门专门研究物体与空气作相对运动时作用在物体上的力的一门科学。随着航空科学事业的发展，飞机的飞行速度、高度不断提高，空气动力学研究的问题越来越广泛了。航模爱好者在制作和放飞模型飞机的同时，必须学习一些空气动力学基本知识，弄清楚作用在模型飞机上的空气动力的来龙去脉。这将有助于设计、制作、放飞和调整模型飞机，并提高模型飞机的性能。第一节什么是空气动力当任何物体在空气中运动，或者物体不动，空气在物体外面流过时(例如风吹过建筑物)，空气对物体都会有作用力。由于空气对物体作相对运动，在物体上产生的这种作用力，就称为空气动力。空气动力作用在物体上时，不是只作用在物体上的一个点或一个部分，而是作用在物体的整个表面上。空气动力表现出来的形式有两种，一种是作用在物体表面上的空气压力，压力是垂直于物体表面上的。另一种虽然也作用在物体表面上，可是却与物体表面相切，称为空气与物体的摩擦力。物体在空气中运动时所受到的空气作用力就是这两种力的总和。作用在物体上的空气压力也可以分两种，一种是比物体前面的空气压力大的压力，其作用方向是从外面指向物体表面(图1-1)，这种压力称为正压力。另一种作用在物体表面的压力，比物体迎面而来的空气压力小，压力方向是从物体表面指向外面的，这种压力称为负压力，或吸力（图1-1）。空气对物体的摩擦力与物体对空气之间相对运动的方向相反。这些力量作用在物体上总是使物体向气流流动的方向走。如果是空气不动，物体在空气中运动，那么空气摩擦力便是与物体运动的方向相反，阻止物体向前运动。很明显，空气动力中由于粘性产生的空气摩擦力对模型飞机飞行是有害的。可是空气作用在模型上的压力又怎样呢?总的看来，空气压力对模型的飞行应该说是有利的。事实上模型飞机或真飞机之所以能够克服本身的重量飞起来，就是因图1-1作用在机翼上的压强分布为机翼上表面产生很强的负压力，下表面产生正压力，由于机翼上、下表面压力差，就使模型或真飞机飞起来。可是作用在物体上的压力也并不是完全有利的。一般物体前面的压力大，后面的压力小，由于物体前后压力差便会阻碍物体前进，产生很多困难。只有物体的形状适当才可以获得最大的上、下压力差和最小的前后压力差，也就是通常所说的最大的升力和最小的阻力。所以空气压力对于物体的运动有

模型飞机的放飞方法

模型飞机的放飞方法【阅读】一架调整好的模型飞机，只有同时以正确的姿势放飞，才能真正飞出好的成绩，所以掌握正确的放飞方法很重要。 1、放飞时站立的姿势：两脚左右并列，微微分开，双膝略弯，身体向右转过一些。 2、手执模型的部位方法：用左手拇指和食指捏住螺旋桨桨尖，右手拇指和食指、中指一起捏住翼台下面机身重心部位，手腕、手臂自然放松。 3、模型机头略略抬高，飞行动力越大，机头越高，同时模型飞机向右侧倾斜，模型高度比我们的肩膀略高一些。 4、左手松开，让螺旋桨转动，右手保持原来的倾斜角度，把模型沿机身方向轻轻向前送出，同时带动身体左转，右髋上提。 5、模型起飞时，要正对风向略偏左，这样有利于模型飞机的起飞爬升。【实践】按照我们学到的放飞模型方法，练习放飞出手模型，同时比较飞行效果。橡筋动力模型飞机的调整（一）【讨论】前一课我们制作了一架橡筋动力模型飞机，是不是做好了的模型飞机就能飞好呢？一架模型飞机要飞得好，飞得高、时间长，还需要做些什么工作呢？【实践】怎样调整模型飞机呢？ 1、检查模型各零部件安装是否正确、准确、精确，机翼两边上反角是否对称，水平尾翼是否平衡，垂直尾翼是否垂直等等。 2、检查模型飞机重心是否适中。方法是将模型飞机沿水平方向轻轻手掷滑翔，观察飞行姿态。 3、检查模型飞机滑翔方向。方法是把模型飞机轻轻向水平方向掷出，观察滑翔姿态。 A、右偏：说明方向偏右，如偏得过大的话，要将方向舵向左打，直到方向微微右偏为止，这样模型在飞行时可以右盘旋上升。 B、直线：说明模型方向很正，调试模型飞机右盘旋姿态的话，要将方向舵向右打一点。 C、左偏：说明模型方向偏左，需打右舵使模型飞机略偏右滑翔。 4、检查模型小动力时的爬升姿态：左手从下面捏住机身衷心处，用右手指把螺旋桨按顺时针方向转动绕紧橡筋（约100转），然后捏住螺旋桨换右手拿模型，放平模型轻轻地水平送出，观察模型飞行姿态。 A、右旋坠地：说明模型右旋力量较大，需将右边机翼后缘略向下扳一些，增加一点“好扭”，或者将方向舵向左打。 B、左旋坠地：检查水平尾翼是否平整，或者把方向舵向右打。 C、拉翻：说明初期模型升力过大，需把方向舵向右大一些，使模型向右转弯。 D、正常爬升姿态。【课外实践】用以上方法初步调整你制作的模型飞机。

飞行原理论文

飞行原理论文 ——张兴鹏要了解飞机的飞行原理就必须先知道飞机的组成以及功用，飞机的升力是如何产生的等问题。这些问题将分成几个部分简要讲解。一、飞行的主要组成部分及功用到目前为止，除了少数特殊形式的飞机外，大多数飞机都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成： 1. 机翼——机翼的主要功用是产生升力，以支持飞机在空中飞行，同时也起到一定的稳定和操作作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼，操纵副翼可使飞机滚转，放下襟翼可使升力增大。机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。不同用途的飞机其机翼形状、大小也各有不同。 2. 机身——机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备，将飞机的其他部件如：机翼、尾翼及发动机等连接成一个整体。 3. 尾翼——尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成，有的高速飞机将水平安定面和升降舵合为一体成为全动平尾。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转，保证飞机能平稳飞行。 4.起落装置——飞机的起落架大都由减震支柱和机轮组成，作用是起飞、着陆滑跑，地面滑行和停放时支撑飞机。 5.动力装置——动力装置主要用来产生拉力和推力，使飞机前进。其次还可为飞机上的其他用电设备提供电源等。现在飞机动力装置应用较广泛的有：航空活塞式发动机加螺旋桨推进器、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机。除了发动机本身，动力装置还包括一系列保证发动机正常工作的系统。飞机上除了这五个主要部分外，根据飞机操作和执行任务的需要，还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备等其他设备。二、飞机的升力和阻力飞机是重于空气的飞行器，当飞机飞行在空中，就会产生作用于飞机的空气动力，飞机就是靠空气动力升空飞行的。在了解飞机升力和阻力的产生之前，我们还要认识空气流动的特性，即空气流动的基本规律。流动的空气就是气流，一种流体，这里我们要引用两个流体定理：连续性定理和伯努利定理：流体的连续性定理：当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时，由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来，因此在同一时间内，流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。