飞行控制系统大作业
一、飞机纵向俯仰角与速度控制系统设计 某飞机的纵向线性小扰动方程为：
&?Alonx?Blonu x其中 状态x?[?u???q???h]T，控制量u?[??e??T]T
问题：
1、分析飞机纵向动力学模态，求飞机的长周期与短周期阻尼与自然频率。 输入指令：damp(alon)，即可得到结果：
长周期的两个根为：-8.36e-003 + 4.90e-002i，-8.36e-003 - 4.90e-002i 阻尼为1.68e-001角频率为4.97e-002(rad/s)
短周期的两个根为：-1.97e+000 + 3.21e+000i，-1.97e+000 - 3.21e+000i 阻尼为5.24e-001角频率为3.77e+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。
输入如下代码，分三次进行输出： xlabel('t(s)') sys=ss(alon,blon,clon,dlon) ylabel('\\Deltaq(deg/s)') [y,t]=step(sys,500) subplot(222) 第一次输出 plot(t,y(:,3,2)) subplot(221) xlabel('t(s)') plot(t,y(:,1,1)) ylabel('\\Deltaq(deg/s)') xlabel('t(s)') subplot(223) ylabel('\\Deltau(m/s)') plot(t,y(:,4,1)) subplot(222) xlabel('t(s)') plot(t,y(:,1,2)) ylabel('\\Delta\\theta(deg)') xlabel('t(s)') subplot(224) ylabel('\\Deltau(m/s)') plot(t,y(:,4,2)) subplot(223) xlabel('t(s)') plot(t,y(:,2,1)) ylabel('\\Delta\\theta(deg)') xlabel('t(s)') 第三次输出 ylabel('\\Delta\\alpha(deg)') subplot(121) subplot(224) plot(t,y(:,5,1)) plot(t,y(:,2,2)) xlabel('t(s)') xlabel('t(s)') ylabel('\\Deltah(m)') ylabel('\\Delta\\alpha(deg)') subplot(122) 第二次输出 plot(t,y(:,5,2)) subplot(221) xlabel('t(s)') plot(t,y(:,3,1)) ylabel('\\Deltah(m)')
输出曲线中左侧为??????加入阶跃信号产生的输出，右侧为??????加入阶跃信号。
300400200?u(m/s)?u(m/s)0100200300t(s)4005002000-200-40010000100200300t(s)4005000-210??(deg)-4-6-8??(deg)0100200300t(s)40050050-50100200300t(s)4005004210?q(deg/s)0-2-4?q(deg/s)0100200300t(s)40050050-50100200300t(s)400500200200150??(deg)-20-40-60-800100200300t(s)400500??(deg)100500-500100200300t(s)400500
100008000x 1040?h(m)4000200000100200300t(s)400500?q??e?h(m)-2-306000-1100200t(s)300400500
3、采用短周期简化方法，求出传递函数G(s)。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),(2:3)),d1=dlon((2:3),:)
[n,d]=ss2tf(a1,b1,c1,d1,1) g1=tf(n(2,:),d)
?q得到传递函数G??e(s)为 ：
-22.32 s - 47.72
--------------------- s^2 + 3.947 s + 14.18
根轨迹设计过程： g1=tf(n(2,:),d) g2=tf([-10],[1 10]) 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],[1 0]) g6=series(g4,g5) sisotool(g6)
同样的方法设计：kth =1.00 此时根轨迹为：
Root Locus20151050-5-10-15-20-25Imaginary Axis-20-15-10-50510
在simulink中搭建框图如下：
Real Axis
输入以下命令，得到仿真曲线如下： plot(t,x1)xlabel('t(s)')
ylabel('\\Delta\\theta(deg)')
1.41.21??(deg)0.80.60.40.20012345t(s)67?u??T89104、基于长周期简化方法，求出传递函数G
(s)，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,:),d)
?u得到传递函数G??T(s)为： 9.683 s
--------------- s^2 + 0.02694 s
采用寻优的方法进行设计，Simulink仿真框图如下：
飞行控制系统大作业模板
