基于matlab的直升机飞行控制系统建模与仿真

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1、第18卷第1期系统仿真学报©Vol.18No.12006年1月JournalofSystemSimulationJan.，2006基于MATLAB的直升机飞行控制系统建模与仿真戴宁，司云玲（西北工业大学自动化学院，陕西西安710072）摘要：介绍了基于MATLAB6.5开发的某型直升机飞行控制系统仿真软件包，讲述了系统的各单元的数学模型及系统仿真的实现。在某型直升机飞行控制系统的设计过程中，本软件取得了较好的效果，对控制律的设计及验证发挥了较好的作用。关键词：直升机；飞行控制；建模与仿真；MATLAB中图分

2、类号：TP391文献标识码：A文章编号：1004-731X(2006)01-0240-03HelicopterFlightControlSystemModelingandSimulationbyMATLABDAINing,SIYun-ling（CollegeofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072，China）Abstract:Ahelicopterflightcontrolsystemsimulationsoftwarepac

3、kagewasintroduced,whichwasdevelopedonMATLAB6.5.Severalunitmathmodelsandsystemsimulationwereintroduced.Thesoftwarehasmadegoodeffectondesigningonehelicopterflightcontrolsystem.Itishelpfulfordesigningandvelidatingthecontrollawofhelicopter.Keywords:helicopter;

4、flightcontrol;modelingandsimulation;matlab1本软件包是针对某型直升机飞行控制系统设计的。该系统引言是具有控制增稳的四轴双余度数字式飞行控制系统，系统具有现代直升机的飞行品质规范已不仅仅作为飞行品质的俯仰、横滚、偏航和总距四个控制回路，采用全电的串、并联鉴定标准，而且也成为直升机飞行品质的设计标准。通过对作动器结构。总距通道没有独立的串联作动器部件，而是利用直升机飞行品质设计技术的研究，可以获得大量经过验证的俯仰和横滚串联作动器实现总距串联控制功能。系统提供多种飞行品

5、质数据库、丰富直升机主机及飞控系统的设计经验，自动驾驶功能以减轻驾驶员的工作负担，从而提高该型直升机从而更好地发挥飞行品质规范的设计指导作用。在未来战场上的作战任务能力和自身的生存能力。在世界各国普遍采用或参考的军用直升机飞行品质规[2]2系统各部件数学模型范ADS-33中，大多数指标是基于或者可以通过时域响应来进行评定的，仿真是获得时域响应的简便而有效的重要手段直升机飞行仿真系统主要由传感器、伺服机构、助力器之一，ADS-33明确要求在设计过程中采用数学仿真等方法等部件，以及直升机方程、控制系统模型等系统

6、模型组成。对直升机的飞行品质进行评定。开发编制一个界面友好、使2.1传感器模型用方便、性能完整的直升机飞行仿真软件包，对于飞控系统的设计工作是十分必要的。本文开发了基于MATLAB的直升直升机上传感器的种类和数量非常多，其中飞行仿真需机飞行控制系统仿真软件，并对直升机全包线飞行，以及飞要模拟的信号，如姿态、姿态变化率、空速、地速等，主要行控制系统的全模态功能进行了仿真研究。由组合导航系统、大气数据系统提供。根据信号变换方程编写S函数，并进行封装得到相应的仿真模块。1直升机飞行控制系统简介2.2伺服机构直升机

7、具有静不稳定性（在悬停和小速度状态下）、强本文针对各种舵机实物建立了简单的等效线性模型以烈的操纵耦合、宽大的飞行范围、危险的低高度飞行等特点，及更为准确的非线性模型，并针对飞控系统采用的串、并联因此直升机必须加装飞行控制系统来改善其特性。解决上述舵机复合操纵方式，建立完整的仿真模型。并经过了与实际问题的一种方案是，采用以控制增稳系统SCAS为主，辅以舵回路相应的比对，仿真效果令人满意。自动驾驶仪系统，以改善直升机的操稳性能，减小轴间耦合，各通道串联舵机模型如图1所示。由于总距串联舵机靠从而减轻驾驶员的工作负

8、荷。俯仰、左横滚、右横滚串联舵机共同动作来实现总桨距的运动。仿真中总距串联舵机模型与其它轴串联舵机结构相同，收稿日期：2004-11-11修回日期：2005-10-21作者简介：戴宁（1969-），男，北京市人，高工，博士，研究方向为其传动比进行相应折算。俯仰、滚转和偏航并联舵机模型如导航、制导与控制；司云玲（1972-），女，西安市人，工程师，本科，图2所示。总距并联舵机模型如图3所示。研究方向为飞行控制。•2