飞行控制系统大作业Word文档格式.docx
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-7、30e-003-3、35e-002i2、13e-0013、42e-002
长周期的根为-7、30e-003+3、35e-002i与-7、30e-003-3、35e-002i
阻尼为2、13e-001
自然频率为3、42e-002(rad/s)
短周期的根为-2、29e+000+4、10e+000i与-2、29e+000-4、10e+000i
阻尼为4、88e-001
自然频率为4、69e+000(rad/s)
2、对升降舵及油门单位阶跃输入下的飞机自然特性进行仿真,画出相应的状态曲线。
sys=ss(alon,blon,clon,dlon)
[y,t]=step(sys,500)
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))
3,1))
\Deltaq(deg/s)'
3,2))
4,1))
\Delta\theta(deg)'
4,2))
subplot(121)
5,1))
\Deltah(m)'
subplot(122)
5,2))
以上各图为升降舵及油门单位阶跃输入下的飞机自然特性行仿真,左边一列为升降舵的阶跃输入,右边一列为油门的阶跃输入。
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。
输入命令:
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:
-34、17s-82、55
-----------------------
s^2+4、579s+22、01
根轨迹设计:
g2=tf([-10],[110])
g3=series(g1,g2)
sisotool(g3)
选取阻尼比为0、55时,根轨迹增益为Kq=0、173
g4=feedback(g3,0、173)
g5=tf([1],[10])
g6=series(g4,g5)
sisotool(g6)
同样,可得Kth=1
在Simulink中搭建系统仿真模型:
进行仿真:
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,:
得到传递函数为:
7、971s
---------------
s^2+0、04847s
在Simulink中搭建系统模型:
使用经验试凑法得到PID控制器参数:
Kp=0、9Ki=0、2Kd=0
仿真结果如下:
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。
在Simulink中搭建仿真模型:
先在速度通道加阶跃信号,输入命令:
plot(t,x1)
plot(t,x2)
plot(t,x3)
plot(t,x4)
与
plot(t,x5)
得到以下曲线:
再在俯仰角通道加阶跃信号,重复以上命令,得到如下曲线:
(二)飞机侧向滚转角控制系统设计
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。
0、00e+000-1、00e+0000、00e+000
-6、89e+0001、00e+0006、89e+000
-1、55e-0021、00e+0001、55e-002
-1、02e+000+5、08e+000i1、97e-0015、19e+000
-1、02e+000-5、08e+000i1、97e-0015、19e+000
侧向运动方程的特征根为:
0、00e+000(航向随遇平衡模态)
-1、55e-002(螺旋模态)
-1、02e-001+5、08e+000i,-1、02e-001–5、08e+000i(荷兰滚模态)-6、89e+000(侧向滚转收敛模态)
荷兰滚模态的阻尼为:
1、97e-001
自然频率为:
5、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)'
以上各图中左边为副翼输入单位阶跃响应的曲线,右边为方向舵输入单位阶跃响应的曲线。
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
:
-135、1s+3、894e-020
--------------------------
s^2+7、196s-2、073e-021
选取阻尼比为0、7左右时,得到Kp=0、054
再输入:
g4=feedback(g3,0、054)
得到Kth=0、211
输入:
\Delta\phi'
得到响应曲线:
4、设计飞机航向控制系统,并进行仿真。
利用寻优模块取得:
Kps=9、87
响应为:
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。
假设作动器特性为
使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)
确定Kr=0、21
在Simulink中搭建如下系统模型:
经试验,Kpsi取3、1,Kbeta取-1时的响应效果较好。
以下为仿真结果: