高度保持飞行控制律实验指导书.doc

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1、高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高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）高度保持控制律仿真3.实验原理（1）控制器的基本结构高度控制属于飞机的重心控制，在飞机的爬升、巡航及进场着陆时的初始阶段等都需要保持高度的稳定。飞机的高度保持与控制不能由俯仰角的稳定与控制来完成，高度保持系统需要有高度差传感器。由高度偏差信号控制飞机的姿态，改

2、变飞机的航迹倾斜角，使飞机回到预定高度。如图所示为高度保持控制的简化结构。高度保持控制律的数学表示式为：内回路为俯仰角姿态控制器，采用作为角速率反馈。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：其中，为升降舵偏角；、分别为俯仰角和给定的俯仰角，由于俯仰角速率不能直接测得，采用角速率反馈，为飞机对地角速度在机体系y轴的分量，是超前环节。、、和为四个须要调节的参数。4.操作步骤（1）数值仿真模型搭建在Matlab中打开Simulink组件，搭建高度保持飞行控制律仿真模型，如图所示。（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

3、，如图所示为高度保持飞行控制律的PID控制参数设置对话框。该实验给定了高度H=10000m，空速为240m/s时的三种典型高度保持控制系统参数，具体参数可参考下表数据。也可根据需要重新调参，设计合理的高度保持控制律。情形控制器参数ⅠⅡⅢ5.高度保持控制仿真对于三种典型高度保持控制系统参数，选择第三组数据进行纵向通道高度保持飞行控制律的仿真。基准状态20890，初始高度为11000m，飞机受扰后高度变为11050m，高度保持控制器的仿真结果如图所示。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，可得到给定高度控制指令时的飞机状态变量响应过程。6.实验思考题（1）俯仰内回路

4、采用两个测量变量和反馈的作用是什么？如果不采用这两个变量反馈，将会发生什么问题？（2）解释什么飞机高度保持与控制不能由俯仰角的稳定与控制来完成？（3）根据设计的高度保持飞行控制律参数，分析飞机高度变量的响应过程是否满足国军标要求？（4）总结高度保持飞行控制律的参数调节规律，重新设计高度保持控制律，进行仿真实验。