自动飞行控制系统(AFCS)是长时间飞行控制的主要机载系统,是航空航天现代飞行控制的核心系统。本书系统介绍AFCS和自动引导控制相关问题,论述AFCS/自动引导的理论基础,包括主要子系统、动态建模、AFCS分类/模式、伺服/执行机构、测量装置、基本原理、设计需求和控制律。全书共六章,前两章介绍AFCS的基础以及有人驾驶飞机和无人驾驶飞机中的闭环控制系统,后四章详细介绍姿态控制系统、航迹控制系统、增稳系统和控制增稳系统。
Mohammad Sadraey,美国南新罕布什尔大学工程学院教授,1995年在澳大利亚墨尔本皇家理工大学获得航空航天工程硕士学位,2006年在堪萨斯大学获得博士学位,是美国航空航天学会、Sigma Gamma Tau荣誉学会和美国工程教育学会的高级成员,在无人机系统设计和航空工程领域贡献卓越。
周思羽,海军航空工程学院自动化专业学士,海军航空工程学院精密仪器及机械专业硕士,海军航空工程学院导航制导与控制专业博士,长期从事飞行控制系统的教学与研究工作,现为海军航空大学青岛校区副教授,学术委员会委员。
第1章 自动飞行控制系统基础001
1.1 引言001
1.2 自动飞行控制系统的要素003
1.2.1 自动飞行控制系统与飞行员之间的关系003
1.2.2 自动飞行控制系统的主要子系统004
1.2.3 自主化水平等级划分005
1.3 飞行动力学006
1.3.1 动力学建模006
1.3.2 飞行基本控制方程009
1.3.3 非线性全耦合运动方程011
1.3.4 线性解耦运动方程011
1.4 自动飞行控制系统的分类和模式012
1.4.1 增稳系统013
1.4.2 姿态控制系统(保持功能)014
1.4.3 航迹控制系统(导航功能)015
1.4.4 控制增稳系统016
1.4.5 模式控制面板示例017
1.5 飞行品质019
1.5.1 基本原理019
1.5.2 类别、分类和可接受水平020
1.6 习题020
第2章 闭环控制系统022
2.1 引言022
2.2 控制系统的基本原理022
2.2.1 定义和要素023
2.2.2 控制律024
2.2.3 控制器的配置和控制架构025
2.2.4 飞行控制模式027
2.2.5 传感器028
2.3 作动器030
2.3.1 术语030
2.3.2 电机031
2.3.3 液压作动器031
2.3.4 延迟032
2.3.5 饱和033
2.4 飞行控制的要求033
2.4.1 纵向控制要求033
2.4.2 滚转控制要求034
2.4.3 航向控制要求035
2.5 控制律035
2.5.1 PID控制035
2.5.2 最优控制036
2.5.3 可变增益037
2.5.4 鲁棒控制037
2.5.5 数字控制038
2.6 控制系统设计过程039
2.7 习题042
第3章 姿态控制系统044
3.1 引言044
3.2 巡航飞行要求045
3.3 俯仰姿态保持047
3.4 高度保持049
3.5 马赫数保持051
3.6 机翼改平054
3.7 转弯协调057
3.7.1 转弯协调的控制方程057
3.7.2 框图059
3.7.3 副翼与方向舵的交联061
3.8 偏航角保持062
3.9 垂直速度保持065
3.10 习题067
第4章 航迹控制系统069
4.1 引言069
4.2 着陆操纵过程071
4.3 进近航向信标跟踪073
4.4 进近下滑道保持075
4.5 自动拉平控制079
4.6 自动着陆系统084
4.7 VOR跟踪088
4.8 自动飞行高度控制091
4.9 自动爬升和下降093
4.10 地形跟随控制系统095
4.11 航向跟踪系统097
4.12 跟踪一系列航迹点098
4.13 感知与防撞系统099
4.14 习题101
第5章 增稳系统103
5.1 引言103
5.2 俯仰阻尼器105
5.2.1 基本俯仰阻尼器106
5.2.2 纵向静稳定性增强系统107
5.2.3 俯仰轴增稳系统109
5.3 偏航阻尼器110
5.3.1 基本偏航阻尼器111
5.3.2 侧滑角反馈113
5.4 滚转阻尼器115
5.5 横向-航向增稳系统117
5.6 防失速系统118
5.7 自动配平系统121
5.8 习题125
第6章 控制增稳系统127
6.1 引言127
6.2 法向加速度CAS128
6.3 俯仰角速率CAS132
6.4 横向-航向CAS134
6.5 阵风载荷减缓系统136
6.5.1 大气阵风136
6.5.2 垂直阵风137
6.5.3 阵风载荷数学模型138
6.5.4 翼根弯矩139
6.5.5 气动弹性模型140
6.5.6 升力分布142
6.5.7 框图143
6.6 习题146
参考文献147