升降速度保持飞行控制律试验指导书

1、升降速度保持飞行控制律实验指导书1.实验目的(1)理解并掌握自动飞行控制系统中升降速度保持控制律的基本原理、控 制方法、主要控制参数设计等；(2)掌握自动控制原理、自动驾驶仪俯仰姿态控制和飞行控制系统的相关 传感器等基本知识；(3)熟练使用Matlab仿真软件进行数值仿真。2.实验内容(1)数值仿真模型搭建(2)模型认知与参数设置(3)升降速度保持控制律仿真3.实验原理(1)控制器的基本结构垂直速度控制通常用丁使飞机高度改变、控制时间有严格要求的飞行任务阶 段。与高度控制器一样，也是以俯仰角控制模态为内回路进行控制。 垂直速度控 制模态回路的基本结构如图所示。 此模态实际的工程设计中，通常还要

2、在指令入 口处进行垂直速度限幅；对垂直速度反馈可以加入洗出(高通)滤波器。垂直速度控制模态的简化数学表达式为需要注意的是，当期望的垂直速度变化较大时， 为避免空速的变化，必须修 正推力。内回路为俯仰角姿态控制器，采用qK作为角速率反馈。俯仰角控制回路的简化结构如图所示：俯仰角控制的简化数学表达式为:=号(。夺(。=Kp*G(G-ic)K 0。-气)田(项-项C)其中，11为升降舵偏角；8、如分别为俯仰角和给定的俯仰角，由丁俯仰角速率el不能直接测得，采用角速率反馈，qK为飞机对地角速度在机体系y轴的分量,G(s)是超前环节。KI、K2、a和T为四个须要调节的参数4.操作步骤(1)数值仿真模型搭

3、建在Matlab中打开Simulink组件，搭建升降速度保持飞行控制律仿真模型,如图所示* f(Hc_H) KHI(Hc_H)(0.1)G(S)=aTs 1Ts 1(2)模型认知与参数设置双击其中每个Simulink组件图标，弹出对话框后可设置参数，如图所示为 升降速度保持飞行控制律的PID控制参数设置对话框该实验给定了空速为240m/s时的三种典型升降速度保持控制系统参数，具 体参数可参考下表数据。也可根据需要重新进行调参，设计合理的升降速度保持控制律。情形控制器参数IKp =14,Ki =1,Kd =0.5,Kp1 =2,Ki1 =0.1,Kd1 =0.5nKp =50,Ki =20,Kd

4、 = 0.3,Kp1 = 5,Ki1 = 1,Kd1 = 0.5m Kp=280,Ki = 90,Kd = 0.7,Kp1 = 0.3,Ki1 = 0.5,Kd1 = 0.15.升降速度保持控制仿真对丁三种典型升降速度保持控制系统参数，选择第三组数据进行纵向通道升降速度保持飞行控制律的仿真。基准状态240m/s,初始高度为10000m,飞机的期望升降速度为1m/s,升降速度保持控制器的仿真结果如图所示垂直速度变化曲线1.210.8)0.6 s mH0.40.20-0.2/102468101214161820t (s)爬升角变化曲线t (s)按照同样的方法，设计飞行控制律为其他两种典型控制器参数， 可得到给定升降速度控制指令时的飞机状态变量响应过程。6.实验思考题(1)在升降速度保持模态，俯仰内回路的控制能否采用其他飞机的状态量 设计反馈控制器？(2)解释什么飞机升降速度保持与控制不能由俯仰角的稳定与控制来完 成？(3)根据设计的升降速度保持飞行控制律参