固定翼飛行器控制原理

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

2、此在控制時要監(jiān)視空速，避免因為過分拉桿而導致失速。油門舵的作用是控制飛機發(fā)動機的轉速，加大油門量會使飛機增加動力，加速或爬升，反之則減速或降低。了解了各舵的控制作用，我們開始討論一下升降舵和油門的控制。固定翼飛機都有一個最低時速被稱做失速速度，當?shù)陀谶@個速度的時候飛機將由于無法獲得足夠的升力而導致舵效失效，飛機失控。通過飛機的空速傳感器我們可以實時獲知飛機的當前空速，當空速降低時必須通過增加油門或推桿使飛機損失高度而換取空速的增加，當空速過高時減小油門或拉桿使飛機獲得高度而換取空速的降低。因此固定翼飛機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)設定好的目標空

3、速，當實際空速高于目標空速時，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的高度，當飛行高度高于目標高度時，減小油門，反之增加油門。由此我們可以來分析，當飛機飛行時，如果低于目標高度，飛控控制油門增加，導致空速增加，再導致飛控控制拉桿，于是飛機上升；當飛機高度高于目標高度，飛控控制油門減小，導致空速減小，于是飛控再控制推桿，使高度降低。這種控制方式的好處是，飛機始終以空速為第一因素來進行控制，因此保證了飛行的安全，特別是當發(fā)動機熄火等異常情況發(fā)生時，使飛機能繼續(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一定的

4、滯后或者波動。第二種控制方式是：設定好飛機平飛時的迎角，當飛行高度高于或低于目標高度時，在平飛迎角的基礎上根據(jù)高度與目標高度的差設定一個經(jīng)過PID控制器輸出的限制幅度的爬升角，由飛機當前的俯仰角和爬升角的偏差來控制升降舵面，使飛機迅速達到這個爬升角，而盡快完成高度偏差的消除。但飛機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的空速，即當空速低于目標空速后，在當前油門的基礎上增加油門，當前空速低于目標空速后，在當前油門的基礎上減小油門。這種控制方式的好處是能對高度的變化進行第一時間的反應，因此高度控制較好，缺點是當油門失效時，比如發(fā)動機熄火發(fā)生時，由于高度降低飛控將使飛機保持

5、經(jīng)過限幅的最大仰角，最終由于動力的缺乏導致失速。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，并增加了當空速低于一定速度的時候，認為異常發(fā)生，立刻轉為第一種控制模式以保證飛機的安全。