飞行控制系统大作业模板文档格式.docx

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输入如下代码，分三次进行输出：

sys=ss（alon,blon,clon,dlon）

[y,t]=step（sys,500）

第一次输出

subplot（221）

plot（t,y（:

1,1））

xlabel（'

t（s）'

）

ylabel（'

\Deltau（m/s）'

subplot（222）

1,2））

subplot（223）

2,1））

\Delta\alpha（deg）'

subplot（224）

2,2））

第二次输出

3,1））

\Deltaq（deg/s）'

3,2））

4,1））

\Delta\theta（deg）'

4,2））

第三次输出

subplot（121）

5,1））

\Deltah（m）'

subplot（122）

5,2））

输出曲线中左侧为𝛥

𝛿

𝑒

加入阶跃信号产生的输出，右侧为𝛥

𝑇

加入阶跃信号。

3、采用短周期简化方法，求出传递函数

。

采用根轨迹方法设计飞机的俯仰角控制系统，并进行仿真。

a1=alon（（2:

3）,（2:

3））,b1=blon（（2:

3）,:

）,c1=clon（（2:

3））,d1=dlon（（2:

[n,d]=ss2tf（a1,b1,c1,d1,1）

g1=tf（n（2,:

）,d）

得到传递函数

为：

-22.32s-47.72

---------------------

s^2+3.947s+14.18

根轨迹设计过程：

g2=tf（[-10],[110]）

g3=series（g1,g2）

sisotool（g3）

选取阻尼比为0.7左右时，得到kq=0.134

g4=feedback（g3,0.134）

g5=tf（[1],[10]）

g6=series（g4,g5）

sisotool（g6）

同样的方法设计：

kth=1.00

此时根轨迹为：

在simulink中搭建框图如下：

输入以下命令，得到仿真曲线如下：

plot（t,x1）xlabel（'

4、基于长周期简化方法，求出传递函数

，设计飞机的速度控制系统，并进行仿真。

a1=alon（[1,4],[1,4]）,b1=blon（[1,4],:

）,c1=clon（[1,4],[1,4]）,d1=dlon（[1,4],:

[n,d]=ss2tf（a1,b1,c1,d1,2）;

g1=tf（n（1,:

为：

9.683s

---------------

s^2+0.02694s

采用寻优的方法进行设计，Simulink仿真框图如下：

得到PID参数：

kp=0.9967，ki=0.3993，kd=0

plot（t,x1）

\Deltau'

5、基于纵向线性模型（状态方程），分别对速度控制与俯仰角控制进行仿真。

假设作动器特性为

先在速度通道加入阶跃信号，得到输出曲线如下：

再在俯仰角通道加入阶跃信号，得到输出曲线如下：

使用的M文件程序如下：

第一次输出：

plot（t,x1）

plot（t,x2）

plot（t,x3）

plot（t,x4）

第二次输出：

plot（t,x5）

二、飞机侧向滚转角控制系统设计

某飞机的侧向线性小扰动方程为：

1、求出侧向运动方程的特征根，及对应的模态，求出荷兰滚模态的阻尼及自然频率。

damp（alat）

侧向运动方程的特征根为：

0.00e+000（航向随遇平衡模态），-2.05e-002（螺旋模态），-9.15e-001+4.09e+000i，-9.15e-001-4.09e+000i（荷兰滚模态），-5.78e+000（侧向滚转收敛模态）。

荷兰滚模态的阻尼为：

2.18e-001，自然频率为：

4.19e+000（rad/s）

2、对副翼与方向舵单位阶跃输入下的自然特性进行仿真。

sys=ss（alat,blat,clat,dlat）

[y,t]=step（sys,400）

\Delta\beta（deg）'

\Deltap（deg/s）'

\Deltar（deg/s）'

\Delta\phi（deg）'

\Delta\psi（deg）'

3、采用简化方法，求出传递函数

采用根轨迹方法设计飞机的滚转角控制系统，并进行仿真。

a1=alat（[2,4],[2,4]）,b1=blat（[2,4],:

）,c1=clat（[2,4],[2,4]）,d1=dlat（[2,4],:

得到所求传递函数

：

-92.95s-1.772e-020

------------------------

s^2+6.03s+1.15e-021

根轨迹设计过程:

选取阻尼比为0.7左右时，得到kp=0.0765

g4=feedback（g3,0.0765）

kph=0.284

此时，根轨迹为：

在simulink中进行仿真：

\Delta\phi'

4、设计飞机航向控制系统，并进行仿真。

在simulink中搭建框图，利用寻优模块对kps进行设计：

得到：

kps=10.05

5、设计飞机方向舵协调控制律，基于侧向线性模型（状态方程），进行航向控制系统的仿真。

首先用根轨迹的方法设计kr，

a1=alat（[1,3],[1,3]）,b1=blat（[1,3],:

）,c1=clat（[1,3],[1,3]）,d1=dlat（[1,3],:

[n,d]=ss2tf（a1,b1,c1,d1,2）

）,d）%求出𝛥

𝑟

到𝛥

的传递函数

此时阻尼大约是0.529（已经是调节范围内的最大值），确定kr=0.229

在simulink中建立如下框图：

经多次尝试kpsi的值为2.5（虽然在简化模型中设计结果为10.05），kbeta为-1时得到的响应曲线结果较好。

仿真曲线结果如下：

要求：

给出相应的传递函数，画出相应的结构图根轨迹图及仿真曲线，提交word打印稿。

1.数据文件在dataX.mat文件中，按照学号的最后一位选择相应的数据文件。

如学号最后一位为5，则选择data5.mat文件作为你设计的数据。

2.在matlab中输入loaddata5则可将数据导入，

其中alon为纵向系统阵，blon为纵向控制输入阵

alat为侧向系统阵，blat为侧向控制输入阵

控制量的单位为deg，状态变量的单位为（deg，deg/s，m）

3、由状态方程求传递函数用ss2tf（）函数。

4、仿真可以用simulink搭建仿真图。

5、仿真的输入采用单位阶跃。

6、曲线要标注单位，用plot画，不能直接copyscope中的图。

例：

图2.2俯仰角速率回路根轨迹

此时，选择阻尼

，得到

角速率回路的单位阶跃响应曲线如图2.3所示。

图2.3角速率回路单位阶跃响应曲线。