航空航天技术概论课程论文.docx

航空航天技术概论课程论文学号: 姓名:王柯专业: 论文题目:自动控制在航空航天的应用论文概要: 航空航天技术作为一门综合性学科代表了当今世界的最先进技术的集合。而其中则以自动控制技术统筹着各种技术,使之成为一个整体。本文着重将要论述自动控制技术在航空航天系统中诸多方面的应用和发展以及对于未来前景的展望。研究背景: 距 1914 年第一个简单的自动控制设备的发明与使用已经过去了近 100 年, 一个现代的的自动飞行控制系统通常会包含多种自动执行的功能, 如自动驾驶仪( 简记为 AP 或A/ P) 、自动油门( 简记为 AT,A/T或A/ THR) 、飞行指引( 简记为 FD或F/ D) 、自动着陆以及自动配平和自动包线控制等。 1 而在这些技术背后是以各基础学科为基础,以控制技术为主体的综合性航空技术。另外随着技术的不断发展和飞机性能要求的不断提高,飞机的各个子系统也越来越复杂, 功能不断增强, 需要飞行员控制的部件也越来越多, 同时还有大量的状态信息需要飞行员的监控, 飞行员的注意力不能只停留在综合控制飞行与推进子系统上。飞行员必须转移他的注意力到更高的层面来完成任务和监控突发威胁。 2 因此控制技术在航空技术中的应用有助于飞行员把注意力从综合控制中转移到任务层, 只需发出完成任务的指令, 不必参与具体的协调控制飞行与推进系统,从而减少飞行员的工作负担。由此,我们可以看出研究控制技术在航空航天方面的应用具有重要意义。研究目标: 研究自动控制技术在航空航天方面的应用, 可以让我们在缺乏大量基础性学科知识的前提下, 更好的了解航空航天技术的概貌。就如同做管理的人不必要精通底层的技术依然可以很好的运营一个团队一样, 研究航空航天中的自动控制技术同样可依让我们以相对较少的知识, 来研究航空航天技术的整体性能, 从而指导航空航天技术的发展方向, 更加有目的性的推动航空航天技术的发展。研究内容: 在航空航天技术中最具有代表性的就是飞机的自动控制系统。而飞行控制系统的核心是:飞行控制系统和导航系统。具体系统设计示意图如下: 3 动控制系统设计飞行控制系统分为飞机姿态控制回路和航迹飞行控制回路,飞机姿态控制回路包括俯仰角控制回路、滚转角控制回路、偏航角控制回路。其中俯仰角控制回路决定纵向飞行的稳定性; 滚转角控制回路和偏航角控制回路决定了横向飞行的稳定性。 4 飞机姿态控制回路决定了飞机的稳定性,每种飞机都有自己的控制律,可以适当地调整增益系数的大小,既可以达到飞机的性能指标。 5 在飞机的自动飞行控制过程中,通过 GPS 获取飞机位置坐标,同时通过机身各处的传感器检测飞机的实时飞行数据,并将其转化为数字信号,将这些数据传输给飞行控制系统。飞行控制系统根据导航数据实时控制无人机的姿态角,航线等飞行参数,从而使飞机能够稳定的向目的地飞行。而对于这些飞行参数的具体控制包括: ○ 1 高度控制控制这一参数能够使飞机在某一恒定高度上飞行。高度控制系统有两种工作状态:一种是自动保持飞机在当时的高度上飞行,简称定高状态;另一种是自动改变飞行高度直到人工预先选定的高度,再保持定高飞行,简称预选高度状态。当驾驶员拨动预选高度旋钮调到预选高度刻度时,飞机自动进入爬高(或下滑)状态。在飞机趋近预选高度后,自动保持在预选的高度上作平直飞行。○ 2 速度控制通过升降舵或升降舵加油门来自动控