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第三章无人直升机的飞行控制技术.ppt

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第三章无人直升机的飞行控制技术.ppt
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第三章 无人直升机的飞行控制与管理系统,,主要内容,1.概述 2. 飞行控制系统设计 3. 机载计算机 4.导航与制导设计 5.飞行仿真 6.任务设备的控制管理,1、概述,地位与作用: 飞行控制与管理系统是无人直升机的关键系统之一。飞行控制系统是完成起飞、空中飞行、执行任务、返场着陆等整个飞行过程的核心系统。对无人直升机实现全权限控制与管理,对无人直升机的功能与性能起关键决定性作用。,与有人直升机相比的特点: 1、飞行控制范畴不同 2、飞行控制功能与作用不同 3、飞行控制设计思想不同,1.概述,组成: 传感器、机载计算机、伺服作动设备。 功能: 1、无人直升机姿态稳定与控制 2、自主导航飞行与航迹控制 3、起飞着陆控制 4、飞行管理 5、任务设备的管理与控制 6、应急控制 7、信息收集与传递,2.飞行控制系统设计,2.1飞行控制系统的工作原理,直升机运动包括姿态运动和轨迹运动。 驾驶员驾驶直升机就是控制直升机的姿态运动和轨迹运动。 飞行控制系统就是一个能够部分或者全部代替驾驶员直接控制它的姿态运动和轨迹运动,并能改善飞行品质的控制系统,即在无人直接参与条件下自动地控制直升机飞行的一套控制系统。,2.飞行控制系统设计,自动控制稳定直升机受干扰运动过程,驾驶员稳定直升机受干扰运动过程,2.飞行控制系统设计,基本功能,自动驾驶功能。如姿态保持,航向保持,高度保持等。 改善直升机操纵性、稳定性(飞行品质)功能。 能够实现航迹控制、自动导航、自动着路、垂直升降、自动悬停、自动过渡飞行等功能。,2.飞行控制系统设计,2.2飞行控制系统的设计要求在系统初步设计的基础上,结合通用规范的选择与剪裁,得出飞行控制系统设计的纲领性文件,主要包括 系统级设计要求 控制律设计要求 机载计算机设计要求 传感器选择与安装设计要求 伺服作动设备设计要求 飞行控制软件设计要求 接口设计要求 系统试验要求等,2.飞行控制系统设计,系统级设计要求——顶层系统通过功能、性能指标分解而形成的对飞行控制系统的要求。 功能要求:自动飞行控制功能、地面遥控功能要求、状态检测与故障处理功能、飞行管理功能、任务设备管理功能 性能指标要求:姿态航向稳定与控制精度和响应时间要求,高度保持精度要求,空速保持精度要求、模态切换要求、抗风能力要求、稳定余度要求等 接口交联关系要求:飞控系统与管理系统的机械、电气接口特性、通信帧结构 地面监测与控制要求:遥测数据种类、数量、显示布局、处理方法、指令设置,功能、按键等等 设备安装要求 设备供电要求,2.飞行控制系统设计,控制律设计要求——由顶层设计中通过系统功能、性能指标分解而形成的由控制律来实现的功能和性能要求。 多模态控制功能要求:姿态、航向、高度等等 控制性能指标要求:控制精度与响应时间 稳定性要求:幅值裕度大于6db,相角余度大于45度 模态转换瞬态要求:转换瞬态不引起较大波动,2.飞行控制系统设计,机载计算机设计要求——由飞控系统顶层设计决定 外部接口要求:模拟量,数字量 计算机配置要求:字长、运算速度、存储量、采样频率、中断级别、定时器个数、编程语言、余度配置、自检功能等等 结构设计要求:结构形式、环境适应性、电磁兼容性、维修性、安全性,2.飞行控制系统设计,传感器选择与安装要求 角速率传感器:测量范围、精度、输出特性、带宽 姿态传感器:测量范围、精度、输出特性、带宽、安装精度要求 高度、空速传感器(大气数据计算机):测量范围、精度、安装要求 位置传感器:惯性导航、bd、glonass、gps,2.飞行控制系统设计,伺服作动设备设计要求 性能要求:额定输出力矩、偏转范围、频带、间隙和零位误差、跟踪精度 外形尺寸与安装要求:,2.飞行控制系统设计,飞行控制系统软件设计要求 功能要求:上电启动与任务调度、输入输出处理、自动飞行控制、遥控指令处理、构形控制、状态监测与故障处理、导航控制与管理、遥测数据收集与编码发送 性能要求:运行时间要求、存储量要求、控制精度要求 接口要求: 安全性要求:,2.飞行控制系统设计,接口设计要求 模拟量接口:阻抗匹配、电压、极性、单端差分输入方式、转换精度、分辨率 开关量要求:接口间隔离、驱动能力、电平定义、阻抗匹配 数字量:接口类型(rs232、rs485、arinc429),通信方式,波特率、帧格式、屏蔽要求 频率量接口:频率量接口电平、极性、阻抗匹配、输入输出频率范围、精度等,2.飞行控制系统设计,系统试验要求 飞行控制系统综合试验 飞行控制系统与交联系统联合试验 飞行控制系统与仿真系统综合试验 飞行控制系统半物理仿真试验 飞行试验,2.飞行控制系统设计,2.3飞行控制律设计 飞行控制律设计是飞行控制系统的一个重要组成部分,它是指令与各种外部信息到飞机执行机构的一种映射关系。飞行控制律的设计就是确定这
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