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Beihang University

先进飞行控制

Beihang University via XuetangX

Overview

本课程主要讲授飞机的飞行动力学与控制,各种飞行器飞行特性是不同的,但动力学与控制的原理和方法是相似的。本课程在使学生在理解飞机飞行动力学特性的基础上,引出对控制技术的要求,从而掌握带自动控制器飞机的飞行动力学特性分析和基本控制律、先进现代飞行控制策略设计的理论和方法。在本学科的课程体系当中可视作是《高等飞行动力学》与《现代控制理论及应用》和部分《智能控制》的结合,重在围绕飞行器对象引出飞机操纵性能分析方法以及给出飞行控制策略的设计和验证方法。

重点讲授飞控系统的组成、纵向/横侧向飞行动力学模型模态/操稳特性和控制需求分析、纵向/横侧向阻尼器/增稳/控制增稳以及姿态控制、航迹控制、主动(直接力)控制、输出反馈现代控制、非线性动态逆等先进控制策略的设计和评估方法。


Syllabus

  • 第一章 绪论 Introduction
    • 1.1 飞行控制系统概述
  • 第二章 飞行控制系统组成 Flight Control System Components
    • 2.1 惯性测量单元等
    • 2.2 加速度和大气传感测量等
    • 2.3 执行机构与调节元件 (Actuators)
  • 第三章 飞机纵向动态特性 Aircraft Longitudinal Dynamics
    • 3.1 状态A阵推导
    • 3.2 操纵B阵求取
    • 3.3 仿真实验验证手段
    • 3.4 初终值定理与时域仿真两种手段响应对比分析
    • 3.5 模态特性分析方法
    • 3.6 模态特性分析示例
    • 3.7 短周期特性及模型降阶简化
    • 3.8 长周期特性及模型降阶简化
  • 第四章 飞机横侧向动态特性 Aircraft Lateral Dynamics
    • 4.1 飞机横侧向动态特性(一)
    • 4.2 飞机横侧向动态特性(二)
  • 第五章 改善纵向飞行品质的增稳与控制 Aircraft Longitudinal Stability Augmentation and Control
    • 5.1 引言
    • 5.2基本的纵向反馈控制
    • 5.3阻尼器 Pitch Damper
    • 5.4 增稳系统(SAS)
  • 第六章 改善横侧向品质的增稳控制系统 Aircraft Lateral Stability Augmentation and Control
    • 6.1 改善横侧向品质的控制系统
    • 6.2 横侧向控制器设计示例 Lateral Control
  • 第七章 飞机姿态角与航迹运动的控制 Attitudel and Flight Path Control
    • 7.1 飞机姿态角控制 Attitude Control
    • 7.2 飞机姿态角控制设计示例
    • 7.3 飞行高度控制 Altitude Control
    • 7.4 侧向位移控制及自动着陆下滑控制
    • 7.5 纵向拉平飘落过程控制以及下滑过程侧向位移控制
    • 7.6 飞行品质规范及控制系统评定方法简介(Flying Qualities and Evaluation Methods)
    • 7.7 主动控制技术(Active Control)
  • 第八章 现代飞行控制
    • 8.1 飞行控制的现代设计技术
    • 8.2 闭环动力学的配置及例题
    • 8.3 基于输出反馈的LQR算法
    • 8.4 基于输出反馈的LQ跟踪器设计
    • 8.5 修正性能指标的控制
    • 8.6 模型跟踪控制
    • 8.7 全状态反馈的线性二次型设计
    • 8.8 动态逆设计
  • 院士名家进课堂
    • 沈作军教授之高超声速飞机制导控制一体化技术专题(一)
    • 沈作军教授之高超声速飞机制导控制一体化技术专题(二)
    • 沈作军教授之高超声速飞机制导控制一体化技术专题(三)
    • 王立新教授谈飞行器设计和飞行动力学与控制的教学科联系
    • 王立新教授谈飞机飞行动力学与控制领域关键科学技术难题
    • 向锦武院士谈长航时无人机关键技术挑战和未来趋势
    • 向锦武院士谈无尾布局战机和有人/无人机编队控制的挑战和智能化趋势
  • 飞行控制律设计及评估验证仿真试验范例
    • 教育部飞行器数字化科教协同创新平台及飞行力学科研模拟器
    • 教育部飞行器数字化科教协同创新平台介绍(航空学院)
    • 实验1:红蓝双方多机空战对弈推演
    • 实验2:教学科研模拟器飞行运动模态演示
    • 实验3:混合现实军机模拟器飞行演示
    • 实验4:活动基座飞行模拟实验演示
    • 实验5:双通道人机协同决策与控制机理分析实验演示
    • 实验6:故障突变下增稳控制系统评估和人机混合控制系统验证演示
    • 实验7:大气数据传感器故障下人机混合决策与控制系统的验证演示
    • 实验8:高超声速水平起降飞机低速缩比验证机介绍
  • 期末考试
    • 课程实践编程大作业

      Taught by

      Sun Liguo, DONG CHAOYANG, LIU HAILIANG, and TAN WENQIAN

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