第二章-建立飞行器运动方程

第二章飞机运动方程，刚体飞机运动方程飞机垂直移动飞机的水平横向运动，2.1，飞机运动方程，1，建立飞机运动方程的基本假设2，6自由度飞机运动方程3，飞机运动方程的分组和线性化，1，基本假设飞机不仅是刚体，质量也不变；假设地球是固定在空间上的，即省略地球自转和公转的影响。假设飞行器对称时有躯干坐标系(xoz)，机器人不仅具有几何形状，内部质量分布也是对称的，并且是惯性积。将地面视为平面，忽略地面曲率。2，6自由度飞机运动方程，1，飞机运动自由度：(six-degrees-offreedom)飞机在空间中有6个自由度，即质心沿地面坐标系有3个移动自由度，绕主体轴有3个旋转自由度。选择坐标系、选择坐标系：选择坐标系-机械系统飞机6个自由度的运动包括围绕3轴旋转飞机(更改飞机姿势)，以及在设置6个自由度表达式时更改飞机3条线的位置等。主体轴系统的优点包括：3假设使用飞机对称平面执行以下操作：飞机质量不变，因此惯性矩和惯性积是常量。主体轴的姿态角度和角速度是飞机的姿态角度和角速度。第一，动力学方程式，动力学方程式是根据动力学描述力和力矩平衡关系的方程式，是考虑主体轴的运动参数、力和力矩的方程式。主体轴是动态坐标系，创建方程时必须考虑相对和绝对运动。1，动力学方程式，动力学方程式是描述飞机受力、力矩和飞机运动参数之间关系的方程式，力平衡方程式：理论基础-牛顿第二定律：力矩平衡方程式：理论基础-动态力矩定理：1，动力学方程式，1，为牵连运动选取的地面座标系统是惯性座标系统，因此相对于身体座标系统，1，牵连运动，沿的单位向量；惯性系统的移动坐标系的总角速度矢量；沿动态力矩的单位向量；表示叉乘与加速度相关。和：表示移动坐标系中的相对微分。和：表示惯性坐标系中的绝对微分。3，飞机运动方程，方程必须包含运动方程和运动学方程。运动学方程通过主体轴和地轴系统的关系，以确定主体轴的角速度、位移量和地轴的角速度、位移量之间的关系。2，用机械系统表示绝对参数变化的导线运动方程：速度矢量相对运动坐标系的变化率，旋转坐标系引起的矢量变化率，牵连加速度。1，运动方程式，力平衡方程式：1，动力学方程式，3，角度运动方程式，飞机动态力矩的推导：直径角速度，3，角度运动方程式，3，角度运动方程式，考虑飞机对称面(oy轴)的角度运动方程式，3，角运动方程，假设飞行器是质量不变的刚体，转动惯量和惯性积都是时间不变的常数，3，角运动方程使用耦合力矩沿主体坐标系分解，3，动态方程，体坐标系作为动态坐标系力矩的平衡方程。力平衡方程式：2，运动学方程式，运动学方程式寻找主体轴的角速度、位移量与基底轴的角速度、位移量之间的关系。角度位置运动学方程是p、q、r和、的关系线位置运动学方程，提供了地轴系统和主体轴之间的线速度关系。1，角度运动运动方程式，姿势角度变更率的位置图表。如图所示：是沿轴的向量，下方是正数。垂直于水平面上ox轴的投影，右侧为正数。沿ox轴正向。p，q，r是飞机绕身体三轴的角速度。当时角速度分量都不是水平或垂直的。1，角度运动方程式，投影到本体的3轴线时，仅包括p中包括的全部，p，q，r中包括的投影元件。为了简单，先令追求与p，q，r的关系。1，角度运动方程式，角度位置运动方程式p，q，r是互垂的，但不一定是互垂的。2，直线运动方程，直线位置运动方程：地轴和主体轴之间的直线速度关系：绕地轴旋转，2，直线运动方程，绕轴最终旋转，2，直线运动方程，地轴和主体轴之间的直线速度关系：飞机中心速度分量从主体坐标系转换到地面坐标系，2，直线运动方程飞机6自由度方程式(1)、角度位置运动方程式线位置运动方程式、飞机运动的6自由度方程式(2)、飞行速度v和主体轴的元件u、v、w关系。 状态矢量：输入控制：3，飞机运动的6自由度方程(2)，3，飞机运动方程的解耦分组和线性化，1，飞机运动方程的解耦分组(1)两种特殊飞行状态：a，旋转角度和侧滑动角度满足条件，对数关系b，俯仰角度(2)正常状态飞行的正常状态飞行的条件：如果加上以下限制条件，则各有不同的飞行状态：机翼水平正常状态飞行：正常状态旋转飞行：正常状态旋转飞行：正常状态旋转飞行：(3)飞机垂直运动和水平侧运动，水平无侧滑动条件，飞机运动方程式被解释为不依赖水平侧状态量的垂直运动方程式水平侧方程，2，小扰动原理，(1)线性化6自由度方程是深非线性复合方程，通过小扰动方法进行线性化处理，便于分析和控制器的设计。目前在小扰动条件下线性化的飞机方程是进行飞机稳定性和操纵性理论分析的重要工具。概念(1)平衡点：条件或u为常数值的解决方案称为平衡点。(2)基准运动：飞机在完全理想的条件下，根据驾驶员的意愿，不受任何外部干扰，以一定规律进行的运动。(3)扰动动作：由于各种干扰因素导致飞机的运动参数偏离基准运动参数，因此在一段时间内，运动不会按照预定的规律进行。描述小扰动动作，飞机的运动参数，可以认为是平衡点的值加上一些扰动。也就是说，3，飞机方程式线性化方法，角动量增加，全部是少量的，因此与动作参数相关的外部力矩可以根据这些参数的增量展开为泰勒级数，然后只剩下一次，省略较高的项，使外部力矩和外部力矩取决于动作参数和时间的一个导数。线性化阶段，(1)用标量方程形式替换非线性状态方程：(2)在平衡点(Xe，Ue)使用泰勒系列单独扩展方程，仅保留一个项目，线性化阶段，线性化状态方程，运动分组，条件：飞机有对称平面-这是飞机结构，4，飞机运动方程分组和线性化，分组：垂直运动飞机在对称平面中围绕水平轴旋转，以及沿垂直轴和垂直轴的线移动对称平面内的运动参数。横向运动沿着身体水平轴移动和旋转线，旋转。非对称运动参数：垂直线性化小扰动运动方程、横向线性化小扰动运动方程、重要尺寸-微分的说明、纵向稳定性微