无人直升机的飞行控制技术.ppt

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1、第三章无人直升机的飞行控制与管理系统主要内容1.概述2.飞行控制系统设计3.机载计算机4.导航与制导设计5.飞行仿真6.任务设备的控制管理1、概述地位与作用：飞行控制与管理系统是无人直升机的关键系统之一。飞行控制系统是完成起飞、空中飞行、执行任务、返场着陆等整个飞行过程的核心系统。对无人直升机实现全权限控制与管理，对无人直升机的功能与性能起关键决定性作用。与有人直升机相比的特点：1、飞行控制范畴不同2、飞行控制功能与作用不同3、飞行控制设计思想不同1.概述组成：传感器、机载计算机、伺服作动设备。功能：1、无人直升机姿态稳定与控制2、

2、自主导航飞行与航迹控制3、起飞着陆控制4、飞行管理5、任务设备的管理与控制6、应急控制7、信息收集与传递2.飞行控制系统设计2.1飞行控制系统的工作原理直升机运动包括姿态运动和轨迹运动。驾驶员驾驶直升机就是控制直升机的姿态运动和轨迹运动。飞行控制系统就是一个能够部分或者全部代替驾驶员直接控制它的姿态运动和轨迹运动，并能改善飞行品质的控制系统，即在无人直接参与条件下自动地控制直升机飞行的一套控制系统。2.飞行控制系统设计自动控制稳定直升机受干扰运动过程驾驶员稳定直升机受干扰运动过程2.飞行控制系统设计基本功能自动驾驶功能。如姿态保持，

3、航向保持，高度保持等。改善直升机操纵性、稳定性（飞行品质）功能。能够实现航迹控制、自动导航、自动着路、垂直升降、自动悬停、自动过渡飞行等功能。2.飞行控制系统设计2.2飞行控制系统的设计要求在系统初步设计的基础上，结合通用规范的选择与剪裁，得出飞行控制系统设计的纲领性文件，主要包括系统级设计要求控制律设计要求机载计算机设计要求传感器选择与安装设计要求伺服作动设备设计要求飞行控制软件设计要求接口设计要求系统试验要求等2.飞行控制系统设计系统级设计要求——顶层系统通过功能、性能指标分解而形成的对飞行控制系统的要求。功能要求：自动飞行控制

4、功能、地面遥控功能要求、状态检测与故障处理功能、飞行管理功能、任务设备管理功能性能指标要求:姿态航向稳定与控制精度和响应时间要求，高度保持精度要求，空速保持精度要求、模态切换要求、抗风能力要求、稳定余度要求等接口交联关系要求:飞控系统与管理系统的机械、电气接口特性、通信帧结构地面监测与控制要求：遥测数据种类、数量、显示布局、处理方法、指令设置，功能、按键等等设备安装要求设备供电要求2.飞行控制系统设计控制律设计要求——由顶层设计中通过系统功能、性能指标分解而形成的由控制律来实现的功能和性能要求。多模态控制功能要求：姿态、航向、高度等

5、等控制性能指标要求：控制精度与响应时间稳定性要求：幅值裕度大于6db，相角余度大于45度模态转换瞬态要求：转换瞬态不引起较大波动2.飞行控制系统设计机载计算机设计要求——由飞控系统顶层设计决定外部接口要求：模拟量，数字量计算机配置要求：字长、运算速度、存储量、采样频率、中断级别、定时器个数、编程语言、余度配置、自检功能等等结构设计要求：结构形式、环境适应性、电磁兼容性、维修性、安全性2.飞行控制系统设计传感器选择与安装要求角速率传感器：测量范围、精度、输出特性、带宽姿态传感器：测量范围、精度、输出特性、带宽、安装精度要求高度、空速传

6、感器（大气数据计算机）：测量范围、精度、安装要求位置传感器：惯性导航、bd、glonass、gps2.飞行控制系统设计伺服作动设备设计要求性能要求：额定输出力矩、偏转范围、频带、间隙和零位误差、跟踪精度外形尺寸与安装要求：2.飞行控制系统设计飞行控制系统软件设计要求功能要求：上电启动与任务调度、输入输出处理、自动飞行控制、遥控指令处理、构形控制、状态监测与故障处理、导航控制与管理、遥测数据收集与编码发送性能要求：运行时间要求、存储量要求、控制精度要求接口要求：安全性要求：2.飞行控制系统设计接口设计要求模拟量接口：阻抗匹配、电压、极

7、性、单端差分输入方式、转换精度、分辨率开关量要求：接口间隔离、驱动能力、电平定义、阻抗匹配数字量：接口类型（rs232、rs485、arinc429），通信方式，波特率、帧格式、屏蔽要求频率量接口：频率量接口电平、极性、阻抗匹配、输入输出频率范围、精度等2.飞行控制系统设计系统试验要求飞行控制系统综合试验飞行控制系统与交联系统联合试验飞行控制系统与仿真系统综合试验飞行控制系统半物理仿真试验飞行试验2.飞行控制系统设计2.3飞行控制律设计飞行控制律设计是飞行控制系统的一个重要组成部分，它是指令与各种外部信息到飞机执行机构的一种映射关系

8、。飞行控制律的设计就是确定这种影射关系，使无人直升机在整个飞行包线内符合所要求的品质。飞行控制律的设计是根据系统研制任务和顶层设计文件。控制律结构——首先明确无人直升机的控制舵面：总距、油门、横向周期变距、总向周期变距、尾桨距，根据对