自动驾驶仪(机械类专业毕业论文)--某飞机自动驾驶仪控制系统设计

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某型飞行器自动驾驶控制系统设计与仿真

某型飞行器自动驾驶控制系统设计与仿真

某型飞行器自动驾驶控制系统设计与仿真1. 引言随着科技的飞速发展,无人驾驶技术成为了现实。

某型飞行器的自动驾驶控制系统设计与仿真成为了研究的热点。

本文将介绍某型飞行器自动驾驶控制系统的设计原理以及仿真模拟的过程。

2. 自动驾驶控制系统的设计原理自动驾驶控制系统的核心是感知、决策和控制三个模块,通过感知环境、决策路径以及控制飞行器的动作,实现自主飞行。

具体来说,自动驾驶控制系统包括传感器、处理器、算法和执行器四个主要部分。

2.1 传感器传感器是自动驾驶控制系统中非常重要的组成部分,它能够以无线电、激光、红外线等方式感知飞行器周围的环境信息。

常见的传感器有雷达、摄像头和红外线传感器等。

传感器能够获取飞行器前方的障碍物、地形、气象等信息,为后续的决策提供准确的数据。

2.2 处理器处理器是自动驾驶控制系统的核心,它负责接收传感器的信息并进行处理。

处理器使用高性能的芯片,能够实时地分析传感器数据并生成相应的控制指令。

处理器还会根据预先设定的算法判断飞行器当前的状态,包括位置、速度、姿态等。

2.3 算法算法是自动驾驶控制系统的灵魂,它能够根据传感器和处理器的数据,进行路径规划、避障、自适应等多种决策。

算法可以分为基于规则的算法和基于机器学习的算法。

基于规则的算法通过预设的规则来进行决策,而基于机器学习的算法则能够通过大量的数据训练,自动调整参数以实现更精准的控制。

2.4 执行器执行器是自动驾驶控制系统的最终实现部分,它能够根据处理器生成的控制指令,实现飞行器的动作。

常见的执行器有机械臂、电机、舵机等。

执行器能够精确地控制飞行器的姿态、速度以及飞行方向。

3. 仿真模拟的过程为了验证自动驾驶控制系统的设计效果,我们需要进行仿真模拟。

仿真模拟可以在电脑上进行,减小了开发成本和风险。

下面将介绍某型飞行器自动驾驶控制系统的仿真模拟过程。

3.1 建立仿真环境首先,我们需要建立一个仿真的飞行环境。

这可以通过使用计算机图形学的技术来实现。

飞机自动驾驶系统设计与实现

飞机自动驾驶系统设计与实现

飞机自动驾驶系统设计与实现随着航空业的发展和技术的进步,“飞机自动驾驶系统”已成为一个备受关注的话题。

自动驾驶系统通过利用先进的传感器、导航技术和控制算法,使飞机能够在航行中实现自主导航、操作和控制。

本文将讨论飞机自动驾驶系统的设计和实现,包括其原理、核心组成和应用。

首先,飞机自动驾驶系统的原理是基于环境感知和路径规划。

系统的感知部分通过使用多种传感器,如雷达、摄像头、惯性测量单元等,来感知飞机周围的环境信息。

这些传感器会不断获取数据,并将其发送给控制算法进行处理。

控制算法则会根据传感器提供的数据,分析飞机所处的环境,包括天气状况、空域信息、障碍物等。

在此基础上,系统会确定最佳路径以及相应的控制指令,使得飞机能够按照既定的方式自主飞行。

其次,飞机自动驾驶系统的核心组成主要包括以下部分:传感器系统、导航系统、控制系统和通信系统。

传感器系统是系统的“眼睛”和“耳朵”,它负责感知周围的环境信息,包括飞机的位置、速度、姿态、气压等。

导航系统则是根据传感器提供的信息,计算飞机的准确位置,并提供导航指令。

控制系统则负责根据导航指令和系统算法,控制飞机进行自主飞行。

最后,通信系统用于与地面控制中心进行数据交互,以获取实时的航行信息和调整航线。

在飞机自动驾驶系统的实现过程中,需要考虑多个技术和安全因素。

首先,算法设计是关键。

合理的算法设计能够提高飞机系统的可靠性和稳定性,确保飞机能够正确地执行自主飞行任务。

其次,通信安全是不可忽视的因素。

考虑到飞机自动驾驶系统需要与地面控制中心进行数据交互,确保通信过程的安全性和稳定性是至关重要的。

此外,系统的容错性也是需要考虑的因素之一。

在自动飞行的过程中,可能会出现传感器故障、通信中断等情况。

因此,系统需要具备一定的容错能力,能够在遇到问题时做出相应的应对措施,确保飞机的飞行安全。

飞机自动驾驶系统的应用领域广泛,包括商业航空、军事航空以及无人机等。

在商业航空中,自动驾驶系统可以提高飞行的准确性和效率,减少人为因素对航班的影响,提升乘客的舒适度和安全性。

航空自动驾驶系统的设计与实现

航空自动驾驶系统的设计与实现

航空自动驾驶系统的设计与实现航空自动驾驶系统在现代航空领域发挥着重要作用,使飞机能够实现自主的姿态控制、飞行控制和导航控制,提高了飞行安全性和效率。

本文将讨论航空自动驾驶系统的设计与实现,包括系统架构、关键技术和实施过程。

一、系统架构航空自动驾驶系统的设计需要考虑多个模块的功能和相互关系。

一个典型的系统架构包括以下几个核心模块:1. 传感模块:该模块负责感知飞机的状态和环境信息,包括飞行姿态、速度、高度、位置、气象条件等数据。

传感器可以包括加速度计、陀螺仪、气压计、高度计、气象雷达等。

2. 控制模块:控制模块根据传感模块提供的信息,计算出飞机的控制指令,包括姿态控制、飞行控制和导航控制。

控制算法可以基于模型预测、反馈控制、最优控制等方法。

3. 执行模块:执行模块负责将控制指令转化为飞机的实际动作,通过控制飞机的舵面、油门和刹车等设备来实现姿态调整、航向改变和速度调节等。

4. 人机界面模块:该模块提供给驾驶员和操作人员与自动驾驶系统交互的界面,包括显示器、按钮、手柄等。

二、关键技术1. 飞行控制算法:飞行控制算法是航空自动驾驶系统的核心技术之一。

常用的控制算法包括PID控制、模型预测控制和最优控制等。

这些算法能够根据飞机的状态和任务要求,实时计算出控制指令,使飞机能够稳定地飞行在特定的轨迹上。

2. 导航系统:导航系统是实现飞机定位和航迹控制的关键技术。

利用卫星导航系统(如全球定位系统)、惯性导航系统和地面导航设施,航空自动驾驶系统能够提供准确的位置信息和航向信息,实现全球范围内的导航。

3. 通信技术:航空自动驾驶系统需要与地面控制中心和其他飞机进行通信,实现信息交换和决策协调。

通信技术包括无线电通信、卫星通信等,确保系统的可靠性和安全性。

4. 安全系统:安全系统是航空自动驾驶系统的重要组成部分,用于监控飞机的状态和环境,并采取相应的应对措施。

例如,启用自动驾驶模式时,系统需要能够检测飞机离开预定航路或出现其他异常情况,并及时切换到手动操纵模式。

航空航天飞行器中的小型自动驾驶系统设计

航空航天飞行器中的小型自动驾驶系统设计

航空航天飞行器中的小型自动驾驶系统设计近年来,随着航空航天科技的不断发展,自动驾驶系统成为航空航天领域研究的热点之一。

在航空航天飞行器中,小型自动驾驶系统的设计是一个备受关注的话题。

本文将探讨小型自动驾驶系统设计的一些关键问题和挑战。

首先,小型自动驾驶系统设计需要考虑飞行器的机动性和稳定性。

一方面,自动驾驶系统需要具备精确的导航和定位能力,以确保飞行器在大气层内的准确飞行。

另一方面,自动驾驶系统还需要考虑到不同飞行阶段的机动性需求,例如起飞、巡航和着陆等。

通过引入先进的导航和控制算法,可以实现飞行器在不同飞行阶段的平稳过渡和精确定位。

其次,小型自动驾驶系统设计需要考虑能源管理和效率优化。

对于小型飞行器来说,航程和飞行时间的限制是一个重要的挑战。

因此,自动驾驶系统需要综合考虑能源消耗和性能需求,优化飞行器的飞行路径和速度。

通过合理的能源管理和效率优化策略,可以最大限度地延长飞行器的续航时间,提高其在空中任务中的执行能力。

另外,小型自动驾驶系统设计还需要考虑通信和数据传输的问题。

在当今信息时代,无线通信技术的发展为自动驾驶系统设计提供了更多的可能性。

通过与地面控制中心的实时通信和数据传输,自动驾驶系统可以实时获取地面的监控和指令,从而实现飞行器的远程操控和监控。

同时,自动驾驶系统还需要具备数据处理和存储的能力,以便对飞行器的飞行数据进行分析和后期处理。

此外,小型自动驾驶系统设计还需要考虑安全性和可靠性。

由于飞行器在空中执行任务时可能面临各种风险和威胁,自动驾驶系统需要具备强大的安全保障机制。

这包括故障检测和容错处理、避免碰撞和异常情况处理等。

通过引入多重冗余设计和自动切换机制,可以提高飞行器的安全性和可靠性,确保其在遇到故障或异常情况时能够做出正确的应对。

总结起来,小型自动驾驶系统设计是一个具有挑战性的任务。

它需要综合考虑飞行器的机动性和稳定性、能源管理和效率优化、通信和数据传输以及安全性和可靠性等多个方面。

飞行器自动驾驶系统的设计与实现步骤

飞行器自动驾驶系统的设计与实现步骤

飞行器自动驾驶系统的设计与实现步骤飞行器自动驾驶系统是现代航空领域中的重要技术,它通过使用传感器、数据处理和控制算法等技术手段,使得飞行器能够在无人操作的情况下进行自主飞行和导航。

本文将介绍飞行器自动驾驶系统的设计与实现步骤。

首先,设计飞行器自动驾驶系统需要明确系统的需求和功能。

根据具体应用场景和任务要求,确定自动驾驶系统所需要实现的功能,如飞行控制、导航定位、障碍物避免等。

同时,还需要考虑系统的性能指标,如稳定性、精度、鲁棒性等。

通过明确需求和功能,能够为系统设计和实现提供明确的目标和指导。

其次,进行传感器选择和集成。

飞行器自动驾驶系统需要依靠传感器获取环境信息,并对其进行处理和分析。

选择适合的传感器对于系统的性能至关重要。

常用的传感器包括GPS(全球定位系统)、IMU(惯性测量单元)、雷达、激光雷达、摄像头等。

根据需求和应用场景,选择合适的传感器,并将其集成到自动驾驶系统中。

第三,设计控制算法和路径规划。

飞行器自动驾驶系统需要能够通过传感器获取的环境信息进行实时分析和决策。

这需要设计合适的控制算法和路径规划算法。

控制算法用于根据当前环境信息实时调整飞行器的姿态和速度,使其保持稳定且满足控制要求。

而路径规划算法用于根据目标位置和环境信息确定最优的飞行路径。

控制算法和路径规划算法的设计需要根据具体的飞行器类型和应用需求进行选择和优化。

然后,进行软硬件系统集成和测试。

在设计和实现自动驾驶系统的过程中,需要将硬件和软件系统进行有效集成。

硬件方面,包括飞行器本身的飞行控制电路、传感器和执行器等。

软件方面,包括传感器数据的实时处理、控制算法的运行和调整、用户界面等。

同时,也需要对系统进行全面的测试和验证,确保系统的正确性和稳定性。

最后,进行系统的迭代和优化。

飞行器自动驾驶系统的设计和实现是一个不断迭代和优化的过程。

通过实际应用和测试,可以根据用户反馈和性能要求对系统进行改进和优化。

这涉及到算法的调整、硬件的升级和软件的更新等方面。

飞行器自动驾驶系统研发

飞行器自动驾驶系统研发

飞行器自动驾驶系统研发一、引言随着科技的不断发展,飞行器自动驾驶系统的研发越来越受到重视。

自动驾驶系统可以大大提高飞行器的稳定性、安全性和效率,同时也降低了飞行员对于飞行操作的依赖性,让飞机驾驶变得更加自由和智能。

本文将从系统架构、算法设计和应用场景三个方面,对飞行器自动驾驶系统的研发进行探讨。

二、系统架构飞行器自动驾驶系统的架构一般包括三个主要的部件:传感器、控制器和执行器。

传感器主要用来感知飞机的姿态、速度、高度等参数,其中包括惯性导航系统(INS)、全球定位系统(GPS)和大气数据测量仪(ADM)等。

控制器则负责根据传感器提供的信息,对飞机进行控制和调整,保证其位于规定的航线和安全高度。

执行器包括飞行控制面、发动机、襟翼和缝翼等,它们的作用是根据控制器指令来调整飞机的轨迹和速度,实现高效的飞行。

三、算法设计“飞机自动驾驶系统”是建立在最先进的飞行控制技术之上的。

现代飞机自动驾驶系统采用了大量的数字控制技术,通过研究航空动力学和控制理论来实现高精度、高效率的操作。

目前,现代飞机自动驾驶系统分为两种控制方式:姿态控制和航向控制。

1、姿态控制姿态控制是指通过调整飞机的姿态来控制其飞行。

这种控制方式通常涉及到控制飞机的滚转、俯仰和偏航等动作,使其保持平稳的飞行状态。

姿态控制算法的设计通常基于反馈控制理论,采用了传统的控制方法,如PID控制和模型预测控制等。

2、航向控制航向控制是指通过改变飞机的航向角度来保持其在特定的航线上行驶。

这种控制方式主要涉及到自动导航、自动驾驶和自动着陆技术等,能够帮助飞机在复杂的天气条件下完成飞行任务。

航向控制算法一般采用最优控制理论和自适应控制理论进行设计,使用模型预测控制、卡尔曼滤波和神经网络等方法进行优化和校准。

四、应用场景飞行器自动驾驶系统广泛应用于各种不同的应用场景,如军用、商用和私人用途。

军用应用场景包括无人侦察机、无人攻击机、无人扫雷机等。

商业应用场景包括货物运输、客运交通、搜救救援和边境巡逻等。

自动驾驶航空器飞行控制系统设计研究

自动驾驶航空器飞行控制系统设计研究

自动驾驶航空器飞行控制系统设计研究第一章引言自动驾驶技术的不断发展使得自动驾驶航空器成为了航空领域的热门研究方向。

自动驾驶航空器飞行控制系统作为其中关键的一环,对于实现航空器的安全、稳定、高效运行至关重要。

本文旨在对自动驾驶航空器飞行控制系统的设计研究进行探讨,以提供更好的理解和指导。

第二章自动驾驶航空器飞行控制系统的概述2.1 自动驾驶航空器飞行控制系统的定义和功能自动驾驶航空器飞行控制系统由飞行控制算法、传感器、执行器等组成,用于实现航空器在空中的自主飞行。

其主要功能包括姿态控制、航迹控制、高度控制和速度控制等。

2.2 自动驾驶航空器飞行控制系统的发展历程自动驾驶航空器飞行控制系统的发展经历了多个阶段。

起初,传统的PID控制方法被广泛应用于飞行控制系统中。

随着计算机技术的进步,逐渐出现了更为先进的控制算法,如模糊控制、自适应控制和神经网络控制等。

第三章自动驾驶航空器飞行控制系统设计的关键技术3.1 传感器选择和配置传感器在自动驾驶航空器飞行控制系统中起到了关键的作用,因此正确选择和配置传感器至关重要。

常用的传感器包括惯性导航系统、气压计、GPS定位系统和雷达等。

3.2 控制算法的选择和优化控制算法是自动驾驶航空器飞行控制系统的核心部分,直接影响到飞行器的飞行性能。

常用的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法和自适应控制算法。

此外,对控制算法进行优化也是提高飞行控制性能的关键。

3.3 执行器设计和集成执行器是自动驾驶航空器飞行控制系统中的重要组成部分,用于实施飞行控制指令。

常用的执行器包括电动舵机和电动螺旋桨等。

在设计和集成执行器时,需要考虑其响应速度、可靠性和性能参数等。

第四章自动驾驶航空器飞行控制系统的性能评估4.1 评价指标的选择评价指标是评估自动驾驶航空器飞行控制系统性能的重要参考,常用的评价指标包括稳定性、精度和响应速度等。

4.2 性能评估方法性能评估可采用仿真实验和实际飞行实验相结合的方法。

航空业中的自动驾驶飞机导航系统设计与实验

航空业中的自动驾驶飞机导航系统设计与实验

航空业中的自动驾驶飞机导航系统设计与实验近年来,随着科技的飞速发展,自动驾驶技术已经逐渐渗入到了航空业中。

自动驾驶飞机导航系统的设计与实验成为了研究的热点话题。

本文将就航空业中的自动驾驶飞机导航系统的设计与实验进行探讨。

首先,我们需要了解自动驾驶飞机导航系统的基本原理。

自动驾驶飞机导航系统利用先进的传感技术和计算机算法,实现了飞机自主导航功能。

通过搭载多种传感器,包括但不限于全球定位系统(GPS)、惯性导航系统(INS)和雷达等,系统可以准确地获取飞机的位置、速度和方向等信息,从而辅助飞行员进行飞行控制。

在设计自动驾驶飞机导航系统时,有几个关键因素需要考虑。

首先是导航的精度和稳定性。

自动驾驶飞机导航系统必须能够提供高精度的位置和导航信息,以确保飞机能够准确地到达目的地。

其次是导航的安全性和可靠性。

系统必须能够及时检测和纠正导航误差,并能够自动切换到备用导航系统,以应对紧急情况。

此外,系统的设计还应考虑飞机面临的不同环境和气象条件,以确保系统能够正常运行。

在实验阶段,需要进行一系列的试验来验证自动驾驶飞机导航系统的性能。

其中包括实验环境的模拟和实际飞行试验。

在环境模拟实验中,可以利用飞行仿真器和模拟器来验证系统在各种条件下的性能。

这种方法可以大大降低实验成本和风险,并能够模拟出不同的飞行情景。

在实际飞行试验中,需要将系统安装在实际飞机上,并通过多次飞行来评估系统的导航性能。

这种方法可以更加真实地反映出系统在实际飞行中的表现。

另外,自动驾驶飞机导航系统还需要考虑与其他系统的集成问题。

例如,自动驾驶飞机导航系统需要与飞行控制系统进行无缝衔接,以确保飞机的操纵精度和稳定性。

此外,系统还需要与通信系统和气象检测系统等进行集成,以提供全面的飞行导航服务。

因此,在设计和实验中,需要考虑到各个系统之间的协同工作,以实现整体性能的提升。

为了进一步提升自动驾驶飞机导航系统的性能,还可以结合人工智能技术进行研究。

例如,可以利用深度学习算法对飞行数据进行分析和建模,以提高系统的预测和决策能力。

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毕业设计(论文)题目:某飞机自动驾驶仪控制系统设计学院:专业名称:班级学号:学生姓名:指导教师:1绪论1.1自动控制概述自动控制即在没有人直接干预的情况下,通过控制装置操纵受对象或过程,使之自动按照预定的规律运行,并具有一定的状态与性能。

一般地说,自动控制是指自动控制的技术。

而从其实质内容来看,它是指自动控制原理与自动控制系统两大部分。

自动控制的几个专业术语分为:受控对象(被操作的机器设备)、被控量(表征其工况的关键参数)、给定值(机器设备工况参数所希望或所要求达到的值)、干扰(干扰与破坏系统具有预定性能或预定输出的外来信号作用)、控制器(使受控对象具有所要求的性能与状态的控制设备)、控制系统(受控对家与控制装置的总体)。

自动控制的任务就是使受控对象的被控量按给定值变化。

1.1.1自动控制系统的发展人们普遍认为最早应用于工业过程的自动反馈控制器,是James Watt于1769年发明的飞球调节器,它被用来控制蒸汽机的转速。

俄国人则断言,最早的具有历史意义的反馈系统据说是由I.Polzunov于1765年发明的用于水位控制的浮球调节器。

1868年之前,自动控制系统发展的主要特点是凭借直觉的实证性发明。

提高控制系统精度的不懈努力导致人们要解决瞬态振荡问题,甚至是系统稳定性问题,因此发展自动控制理论便成了当务之急。

J.C.Maxwell用微分方程建立了一类调节器的模型,发展了与控制理论相关的数学理论,其工作重点在于研究不同系统参数对系统性能的影响。

在同一时期,I.A Vyshnegradskii建立了调节器的数学理论。

二战之前,控制理论及应用在美国和西欧的发展与它在俄国和东欧的发展采取了不同的途径。

在美国,Bode、Nyquist和Black等人在贝尔电话实验室对电话系统和电子反馈放大器所做的研究工作,是促进反馈系统应用的主要动力,采用带宽等频域变量术语的频域方法当初主要是用来描述反馈放大器的工作情况。

与此相反,在前苏联,一些著名的数学家和应用力学家发展和主导着控制理论,因而他们倾向于用微分方程描述系统的时域方法。

二战期间,自动控制理论及应用得到了巨大的发展。

战争需要用反馈控制的方法设计和建造飞机自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达天线控制系统以及其他军用系统。

这些军用系统的复杂性和对高性能的追求,要求拓展已有的控制技术。

这导致人们更加关注控制系统,同时也产生了许多新的见解和方法。

1940年以前,控制系统设计在绝大部分场合是一门艺术或手艺,用的是“试凑法”。

在20世纪40年代,数学和分析的方法无论在数量还是在实用性方面都有了很大发展,控制工程因而也发展成为一门工程科学。

随着Laplace变换和频域复平面的广泛应用,频域方法在二战之后仍在控制领域占据着主导地位。

20世纪50年代,控制工程理论的重点是发展和应用s平面方法,特别是根轨迹法。

到80年代,数学计算机用作控制部件已属平常,这些新部件为控制工程师提供了前所未有的运算速度和精度。

在美国,现在安装和使用着逾40万台控制用数字计算机,它们主要用于过程控制系统,同时也用于多变量同步测量和控制。

随着人造卫星和空间时代的到来,控制工程又有了新的推动力。

为导弹和空间探测器设计复杂、高精度的控制系统成了现实需要。

此外,由于既要减轻卫星等飞行器的重量又要对它们实施精密控制,最优控制因而变得十分重要。

正是基于上述需求,最近20年来,有Liapunov、Minorsky等人提出的时域方法受到了极大的关注。

由前苏联的L.S.Pontryagin和美国的R.Bellman研究提出的最优控制理论,以及近期人们对鲁棒系统的研究,都为时域方法增色不少,已经众所周知的是,控制工程在进行控制系统分析与设计时应同时考虑时域和频域两种方法。

1.1.2自动控制系统的分类及性能要求一、自动控制系统有多种分类方法1.工程技术领域里以生产工艺过程的性质特点、执行机构分类(1)电力拖动自动控制系统是以机械运动为主要生产形式,以电动机为执行机构。

(2)工业生产过程控制系统是以化学反应或者热能转换为主要生产形式,以自动化仪表与装置为检测与执行机构。

2.按控制方法分类(1)开环控制系统控制作用由输入端单方向传递到输出端,系统的输出量对输入控制作用没有影响,即不存在反馈的控制系统。

(2)闭环控制系统是指系统的输出量对输入量有直接控制作用的系统。

基于负反馈的按偏差进行调节的控制系统称为负反馈闭环控制系统。

负反馈闭环控制是自动控制里最基本的控制策略。

(3)复合控制系统是开环控制与闭环控制相结合的控制系统。

3.按控制作用的特点即按给定量的变化规律分类(1)恒值控制系统或称自动镇定系统输入r(t)=const,系统在任何扰动下,输出量以一定精度接近给定值。

(2)程序控制系统输入r(t)按事先给定的规律或程序变化,系统在任何扰动下,输出量以一定精度跟随给定量变化。

(3)随动系统或称自动跟踪系统输入r(t)的变化是未知而随机的,系统在各种情况下,输出量以一定精度跟随给定量变化。

(4)线性系统与非线性系统系统中所有元部件的输入—输出特性全是线性特性者称为线性系统,系统中只要有一个元部件的输入—输出特性是非线性特征者,则称为非线性系统。

(5)连续系统与离散系统如果控制系统中的的所有信号都是时间变量的连续函数,或者说这些信号在全部时间上都是已知的,则这样的信号称为连续信号,其系统称为连续系统。

如果控制系统中有一处或几处信号是一串脉冲或数码,换句话说,这些信号仅定义在离散时间上,则这样的信号称为离散信号,其系统称为离散系统。

(6)确定系统与模糊系统系统的结构与参数是确定已知的,作用于系统的输入信号也是确定的,这样的系统称为确定系统。

若系统的结构与参数不确定,作用于系统的信号也不确定,这样的系统称为模糊系统或不确定系统。

二、对控制系统的性能要求一个控制系统能否很好地工作,工程上常常用稳、快、准3方面来评价。

(1)稳指动态过程的平稳性,就是动态过程的振荡倾向与系统受扰偏离平衡状态后恢复平衡状态的能力。

控制系统的稳定性是系统使用的基础,不稳定的系统没有意义。

(2)快指动态过程的快速性,即动态过程的时间长短,时间越短快速性能越好,即越快。

系统的超调量要小,调节时间要短。

(3)准指动态过程的最终精度,即控制系统输出量的期望值与实际终了值与实际终了值之差,其差值越小精度越高、越准。

受控对象不同,对稳、快、准的技术要求也各有所侧重。

对一个系统,不能要求三项性能指标都很优良,那样系统的成本会很高。

而且,同一个系统的稳、快、准三项指标往往相互制约。

1.1.3自动控制系统的前瞻控制系统不懈努力的目标是使系统具有更好的柔性和更高的自主性。

柔性和自主性这两个系统概念或特性从不同的途径要求系统趋向同一个目标,真可谓是殊途同归。

现在的工业机器人已具备了相当大的自主性,一旦确定了控制程序,机器人通常不需要人的进一步干预。

但由于传感技术的局限,机器人适应工作环境的变化的柔性却十分有限,这也是开展计算机视觉研究的原因之一。

一般意义下的控制系统具有很强的环境适应性,但它依赖于人的及时指导。

展望未来,先进的机器人系统将通过改进传感反馈机制,变得具有更强的任务自适应能力;有关人工智能、传感器集成、计算机视觉和离线CAD/CAM编程等技术的研究,将使机器人系统变得更加通用和更加经济;一般意义下的控制系统将朝着增强自主运行能力的方向发展,成为人工控制的延伸;在监督控制、人机交互等方面的研究将减轻操作手的负担;计算机数据库管理也将提高操作手的工作效率。

此外,还有许多研究工作,如通信方法的改进和高级编程语言的开发等,对机器人和控制系统的发展同样起着推动作用,并且有利于降低工程实现的费用和扩展控制工程的应用领域。

1.2飞机自动控制系统介绍飞行控制的目的是完成飞行器各种模态的控制任务,它是通过控制飞行器的姿态和轨迹来完成这些任务的。

当然,这类控制应保证飞行安全。

符合优化条件,并充分发挥飞行器个部件以及整机性能,适应各种飞行环境,从而很好地完成各种飞行模态的飞行控制任务。

飞行控制技术与控制理论、航空技术、计算机技术密切相关,互相渗透,相互促进,并获得迅速发展。

飞行控制技术特别是主动控制技术已成为飞行器随控布局设计思想的四个重要环节之一。

而且是使四个重要环节有机地结合起来的组带。

飞行控制技术以及与其密切相关的技术或理论的发展进程相互关联。

在控制理论方面,从实践出发,理论密切联系实际,并循序渐进发展起来的经典控制理论、近代控制理论,到目前为止已形成了大系统理论体系。

初期的飞控系统只是在某阶段起稳定飞行姿态或航迹作用。

或者在飞行全过程起增稳作用,即自动驾驶仪与增稳系统。

随后出现控制增稳系统,它不但能增进飞行器的稳定性,还可用以控制飞机以充分发挥飞机的机动性。

使控制系统数字化并采用余度技术,就出现了现代数字式电传操纵系统,由于控制用数字计算机的逻辑判断、快速运算、综合优化等功能,因而可适应复杂多变的飞行环境以及各种模态的控制作用和任务。

主动控制技术的应用,是飞行控制系统的一个飞跃,它主要包括:放宽静稳定度;直接升力;直接侧力控制;乘座品质控制;机动载荷控制;颤振抑制等。

1.2.1飞机自动控制系统的发展与应用飞行自动控制系统的发展经历了 4个阶段:①20世纪初~40年代,由简单的自动稳定器发展成自动驾驶仪。

②40~50年代,由自动驾驶仪发展成飞行自动控制系统。

飞机性能不断提高,要求自动驾驶仪与机上其他系统耦合形成飞行自动控制分系统。

这些分系统的总合称为飞行自动控制系统。

为适应飞行条件的剧烈变化,飞行自动控制系统的参数随飞行高度或动压而变化,这样的系统称为调参式飞行自动控制系统。

③60年代出现自适应飞行自动控制系统。

此外,在歼击机上开始安装由增稳系统和自动驾驶仪组合的复合系统。

④70~80年代,飞行自动控制系统发展成主动控制系统。

70年代数字式电传操纵系统得到发展。

电传操纵系统易于与机上其他系统(如火控系统、导航系统等)交联,80年代以来出现航空综合系统(如火控-飞行综合控制系统等)。

美国海军现役F-14和F-18战斗机所使用的飞行自控系统安装有数字式信号处理装置,具有抗电子干扰的能力,并且使用灵活。

他采用了MIL-1553B数字式多路传输总线,从而减少了结构复杂和重量较大的导线电缆,并易于以后增加其他系统。

F-15战斗机装有AN/SW-38自动驾驶仪,其数字化程度极高,装有数字电子控制计算机系统。

F-16战斗机的飞行自控系统也有较高的数字化程度,为了减轻重量,他还采用了轻质材料,并减小了体积。

美国最先进的战斗机F-22的飞控系统更加数字综合化、自动最佳化,已初步具备智能化。

特别是他具有较高的自修复能力,当系统发生故障后,可以重新组合新的系统。

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