自動飛行控制系統(AFCS)是長時間飛行控制的主要機載系統,是航空航天現代飛行控制的核心系統。本書系統介紹AFCS和自動引導控制相關問題,論述AFCS/自動引導的理論基礎,包括主要子系統、動態(tài)建模、AFCS分類/模式、伺服/執(zhí)行機構、測量裝置、基本原理、設計需求和控制律。全書共六章,前兩章介紹AFCS的基礎以及有人駕駛飛機和無人駕駛飛機中的閉環(huán)控制系統,后四章詳細介紹姿態(tài)控制系統、航跡控制系統、增穩(wěn)系統和控制增穩(wěn)系統。
Mohammad Sadraey,美國南新罕布什爾大學工程學院教授,1995年在澳大利亞墨爾本皇家理工大學獲得航空航天工程碩士學位,2006年在堪薩斯大學獲得博士學位,是美國航空航天學會、Sigma Gamma Tau榮譽學會和美國工程教育學會的高級成員,在無人機系統設計和航空工程領域貢獻卓越。
周思羽,海軍航空工程學院自動化專業(yè)學士,海軍航空工程學院精密儀器及機械專業(yè)碩士,海軍航空工程學院導航制導與控制專業(yè)博士,長期從事飛行控制系統的教學與研究工作,現為海軍航空大學青島校區(qū)副教授,學術委員會委員。
第1章 自動飛行控制系統基礎001
1.1 引言001
1.2 自動飛行控制系統的要素003
1.2.1 自動飛行控制系統與飛行員之間的關系003
1.2.2 自動飛行控制系統的主要子系統004
1.2.3 自主化水平等級劃分005
1.3 飛行動力學006
1.3.1 動力學建模006
1.3.2 飛行基本控制方程009
1.3.3 非線性全耦合運動方程011
1.3.4 線性解耦運動方程011
1.4 自動飛行控制系統的分類和模式012
1.4.1 增穩(wěn)系統013
1.4.2 姿態(tài)控制系統(保持功能)014
1.4.3 航跡控制系統(導航功能)015
1.4.4 控制增穩(wěn)系統016
1.4.5 模式控制面板示例017
1.5 飛行品質019
1.5.1 基本原理019
1.5.2 類別、分類和可接受水平020
1.6 習題020
第2章 閉環(huán)控制系統022
2.1 引言022
2.2 控制系統的基本原理022
2.2.1 定義和要素023
2.2.2 控制律024
2.2.3 控制器的配置和控制架構025
2.2.4 飛行控制模式027
2.2.5 傳感器028
2.3 作動器030
2.3.1 術語030
2.3.2 電機031
2.3.3 液壓作動器031
2.3.4 延遲032
2.3.5 飽和033
2.4 飛行控制的要求033
2.4.1 縱向控制要求033
2.4.2 滾轉控制要求034
2.4.3 航向控制要求035
2.5 控制律035
2.5.1 PID控制035
2.5.2 最優(yōu)控制036
2.5.3 可變增益037
2.5.4 魯棒控制037
2.5.5 數字控制038
2.6 控制系統設計過程039
2.7 習題042
第3章 姿態(tài)控制系統044
3.1 引言044
3.2 巡航飛行要求045
3.3 俯仰姿態(tài)保持047
3.4 高度保持049
3.5 馬赫數保持051
3.6 機翼改平054
3.7 轉彎協調057
3.7.1 轉彎協調的控制方程057
3.7.2 框圖059
3.7.3 副翼與方向舵的交聯061
3.8 偏航角保持062
3.9 垂直速度保持065
3.10 習題067
第4章 航跡控制系統069
4.1 引言069
4.2 著陸操縱過程071
4.3 進近航向信標跟蹤073
4.4 進近下滑道保持075
4.5 自動拉平控制079
4.6 自動著陸系統084
4.7 VOR跟蹤088
4.8 自動飛行高度控制091
4.9 自動爬升和下降093
4.10 地形跟隨控制系統095
4.11 航向跟蹤系統097
4.12 跟蹤一系列航跡點098
4.13 感知與防撞系統099
4.14 習題101
第5章 增穩(wěn)系統103
5.1 引言103
5.2 俯仰阻尼器105
5.2.1 基本俯仰阻尼器106
5.2.2 縱向靜穩(wěn)定性增強系統107
5.2.3 俯仰軸增穩(wěn)系統109
5.3 偏航阻尼器110
5.3.1 基本偏航阻尼器111
5.3.2 側滑角反饋113
5.4 滾轉阻尼器115
5.5 橫向-航向增穩(wěn)系統117
5.6 防失速系統118
5.7 自動配平系統121
5.8 習題125
第6章 控制增穩(wěn)系統127
6.1 引言127
6.2 法向加速度CAS128
6.3 俯仰角速率CAS132
6.4 橫向-航向CAS134
6.5 陣風載荷減緩系統136
6.5.1 大氣陣風136
6.5.2 垂直陣風137
6.5.3 陣風載荷數學模型138
6.5.4 翼根彎矩139
6.5.5 氣動彈性模型140
6.5.6 升力分布142
6.5.7 框圖143
6.6 習題146
參考文獻147