固定翼飛行器控制原理

1、固定翼飛行器控制原理固定翼飛機(jī)通常包括方向、副翼、升降、油門、襟翼等控制舵面，通過舵機(jī)改變飛機(jī)的翼面，產(chǎn)生相應(yīng)的扭矩，控制飛機(jī)轉(zhuǎn)彎、爬升、俯沖、橫滾等動作。 一般來說，在姿態(tài)平穩(wěn)時，控制方向舵會改變飛機(jī)的航向，通常會造成一定角度的橫滾，在穩(wěn)定性好的飛機(jī)上，看起來就像汽車在地面轉(zhuǎn)彎一般，可稱其為測滑。方向舵是最常用做自動控制轉(zhuǎn)彎的手段，方向舵轉(zhuǎn)彎的缺點是轉(zhuǎn)彎半徑相對較大，較副翼轉(zhuǎn)彎的機(jī)動性略差。 副翼的作用是進(jìn)行飛機(jī)的橫滾控制。固定翼飛機(jī)當(dāng)產(chǎn)生橫滾時，會向橫滾方向進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，同時會掉一定的高度。 升降舵的作用是進(jìn)行飛機(jī)的俯仰控制，拉桿抬頭，推桿低頭。拉桿時飛機(jī)抬頭爬升，動能朝勢能的轉(zhuǎn)換會使速度降低

2、，因此在控制時要監(jiān)視空速，避免因為過分拉桿而導(dǎo)致失速。 油門舵的作用是控制飛機(jī)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，加大油門量會使飛機(jī)增加動力，加速或爬升，反之則減速或降低。 了解了各舵的控整理用，我們開始討論一下升降舵和油門的控制。固定翼飛機(jī)都有一個最低時速被稱做失速速度，當(dāng)?shù)陀谶@個速度的時候飛機(jī)將由于無法獲得足夠的升力而導(dǎo)致舵效失效，飛機(jī)失控。通過飛機(jī)的空速傳感器我們可以實時獲知飛機(jī)的當(dāng)前空速，當(dāng)空速降低時必須通過增加油門或推桿使飛機(jī)損失高度而換取空速的增加，當(dāng)空速過高時減小油門或拉桿使飛機(jī)獲得高度而換取空速的降低。因此固定翼飛機(jī)有兩種不同的控制模式，根據(jù)實際情況的使用而供用戶選擇： 第一種控制方式是，根據(jù)設(shè)定好

3、的目標(biāo)空速，當(dāng)實際空速高于目標(biāo)空速時，控制升降舵拉桿，反之推桿；那空速的高低影響了高度的高低，于是采用油門來控制飛機(jī)的高度，當(dāng)飛行高度高于目標(biāo)高度時，減小油門，反之增加油門。由此我們可以來分析，當(dāng)飛機(jī)飛行時，如果低于目標(biāo)高度，飛控控制油門增加，導(dǎo)致空速增加，再導(dǎo)致飛控控制拉桿，于是飛機(jī)上升；當(dāng)飛機(jī)高度高于目標(biāo)高度，飛控控制油門減小，導(dǎo)致空速減小，于是飛控再控制推桿，使高度降低。這種控制方式的好處是，飛機(jī)始終以空速為第一因素來進(jìn)行控制，因此保證了飛行的安全，特別是當(dāng)發(fā)動機(jī)熄火等異常情況發(fā)生時，使飛機(jī)能繼續(xù)保持安全，直到高度降低到地面。這種方式的缺點在于對高度的控制是間接控制，因此高度控制可能會有

4、一定的滯后或者波動。 第二種控制方式是：設(shè)定好飛機(jī)平飛時的迎角，當(dāng)飛行高度高于或低于目標(biāo)高度時，在平飛迎角的基礎(chǔ)上根據(jù)高度與目標(biāo)高度的差設(shè)定一個經(jīng)過PID控制器輸出的限制幅度的爬升角，由飛機(jī)當(dāng)前的俯仰角和爬升角的偏差來控制升降舵面，使飛機(jī)迅速達(dá)到這個爬升角，而盡快完成高度偏差的消除。但飛機(jī)的高度升高或降低后，必然造成空速的變化，因此采用油門來控制飛機(jī)的空速，即當(dāng)空速低于目標(biāo)空速后，在當(dāng)前油門的基礎(chǔ)上增加油門，當(dāng)前空速低于目標(biāo)空速后，在當(dāng)前油門的基礎(chǔ)上減小油門。這種控制方式的好處是能對高度的變化進(jìn)行第一時間的反應(yīng)，因此高度控制較好，缺點是當(dāng)油門失效時，比如發(fā)動機(jī)熄火發(fā)生時，由于高度降低飛控將使飛機(jī)保持經(jīng)過限幅的最大仰角，最終由于動力的缺乏導(dǎo)致失速。 因此，兩種控制模式根據(jù)實際情況而選用。我們選用的是第二種控制模式，并增加了當(dāng)空速低于一定速度的時候，認(rèn)為異常發(fā)