直升機(jī)飛行控制（第3版）

第1章 直升機(jī)的基本工作原理
1.1 緒言
1.1.1 直升機(jī)發(fā)展概況
1.1.2 直升機(jī)的分類
1.1.3 直升機(jī)的控制
1.1.4 主動(dòng)控制技術(shù)在直升機(jī)控制中的應(yīng)用
1.2 直升機(jī)旋翼氣動(dòng)特性
1.2.1 直升機(jī)的組成
1.2.2 旋翼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
1.2.3 旋翼的類型
1.2.4 旋翼基本參數(shù)
1.2.5 旋翼基本空氣動(dòng)力特性
1.3 槳葉的揮舞運(yùn)動(dòng)
1.3.1 垂直飛行的均勻揮舞
1.3.2 前飛時(shí)的周期揮舞
1.3.3 揮舞系數(shù)的物理解釋
1.4 直升機(jī)的操縱原理
1.4.1 直升機(jī)穩(wěn)定與操縱基本概念
1.4.2 直升機(jī)的操縱機(jī)構(gòu)
1.4.3 直升機(jī)的操縱特點(diǎn)
思考題
第2章 直升機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)
2.1 坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換
2.1.1 地球坐標(biāo)系Oe-XeYeZe
2.1.2 地面坐標(biāo)系Oe-XEYEZE
2.1.3 機(jī)體坐標(biāo)系O-XYZ
2.1.4 速度坐標(biāo)軸系O-XaYaZa
2.1.5 機(jī)體坐標(biāo)系O-XYZ及地面坐標(biāo)系OE-XEYEZE之間的關(guān)系
2.1.6 地理坐標(biāo)與地面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換
2.1.7 三維空間坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換
2.2 作用于直升機(jī)上的氣動(dòng)力及氣動(dòng)力矩
2.3 直升機(jī)的平衡動(dòng)力學(xué)
2.3.1 直升機(jī)的平衡方程
2.3.2 直升機(jī)懸停時(shí)的平衡
2.3.3 直升機(jī)平飛時(shí)的平衡
2.4 直升機(jī)的穩(wěn)定性與操縱性
2.4.1 直升機(jī)的縱向靜穩(wěn)定性
2.4.2 直升機(jī)的航向靜穩(wěn)定性
2.4.3 直升機(jī)的橫滾靜穩(wěn)定性
2.4.4 直升機(jī)的阻尼特性
2.4.5 直升機(jī)的操縱性
2.5 直升機(jī)運(yùn)動(dòng)方程
2.5.1 直升機(jī)動(dòng)力學(xué)方程
2.5.2 小擾動(dòng)線性化方程
2.5.3 自然直升機(jī)性能分析
2.6 小型無(wú)人直升機(jī)動(dòng)力學(xué)建模及物理特性分析
2.6.1 直升機(jī)增穩(wěn)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)
2.6.2 數(shù)學(xué)模型的建立
2.6.3 增穩(wěn)動(dòng)力學(xué)的狀態(tài)空間模型
2.6.4 小型直升機(jī)增穩(wěn)動(dòng)力學(xué)的結(jié)構(gòu)
思考題
第3章 直升機(jī)的增穩(wěn)與控制增穩(wěn)系統(tǒng)
3.1 直升機(jī)結(jié)構(gòu)圖形式的數(shù)學(xué)模型
3.2 增穩(wěn)與控制增穩(wěn)系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)方法
3.2.1 增穩(wěn)與控制增穩(wěn)系統(tǒng)工作原理
3.2.2 增穩(wěn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
3.3 典型控制增穩(wěn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析
3.3.1 具有漏泄積分器的增穩(wěn)系統(tǒng)
3.3.2 具有姿態(tài)角微分信息的控制增穩(wěn)系統(tǒng)
3.3.3 一種重型直升機(jī)的控制增穩(wěn)系統(tǒng)
3.3.4 有前后兩旋翼的重型直升機(jī)的控制增穩(wěn)系統(tǒng)
3.3.5 具有高度自動(dòng)化水平的重型直升機(jī)的控制增穩(wěn)系統(tǒng)
3.3.6 具有模型跟蹤的控制增穩(wěn)系統(tǒng)
思考題
第4章 直升機(jī)顯模型跟蹤控制系統(tǒng)
4.1 顯模型跟蹤解耦自適應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1.1 基本MFCS工作機(jī)理
4.1.2 顯模型的設(shè)計(jì)
4.1.3 控制陣G3的設(shè)計(jì)
4.2 系統(tǒng)的跟蹤性能及解耦機(jī)理分析與仿真驗(yàn)證
4.3 系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化
4.3.1 控制陣G3的增益陣R的選取
4.3.2 G4陣的選取
4.3.3 G1，G2，G5陣的選取
4.3.4 顯模型帶寬的選取
4.3.5 采樣周期的選取
4.4 性能評(píng)估
4.4.1 跟蹤性能
4.4.2 解耦性能
4.4.3 魯棒性
4.5 具有非線性特性的顯模型跟蹤系統(tǒng)的控制策略
4.6 基于MFCS的直升機(jī)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎控制
4.6.1 直升機(jī)航向協(xié)調(diào)控制模態(tài)結(jié)構(gòu)配置
4.6.2 航向協(xié)調(diào)控制的動(dòng)特性響應(yīng)
思考題
第5章 直升機(jī)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)
5.1 直升機(jī)自動(dòng)飛行控制一般結(jié)構(gòu)
5.2 各類自動(dòng)飛行模態(tài)一般控制律
5.2.1 三軸姿態(tài)保持模態(tài)
5.2.2 空速保持模態(tài)
5.2.3 地速保持模態(tài)
5.2.4 自動(dòng)懸停模態(tài)
5.2.5 氣壓高度保持模態(tài)
5.2.6 航向保持模態(tài)
5.2.7 自動(dòng)區(qū)域?qū)Ш侥B(tài)
5.2.8 對(duì)目標(biāo)的自動(dòng)航向修正模態(tài)
5.2.9 垂直速度保持模態(tài)
5.2.10 自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5.3 基于MFCS的自動(dòng)飛行模態(tài)設(shè)計(jì)
5.3.1 外回路結(jié)構(gòu)配置
5.3.2 傳遞矩陣T的確定
5.3.3 外回路FCS Iu,v,h,ψ控制律設(shè)計(jì)
5.3.4 FCS Iu,v,h,ψ性能驗(yàn)證及分析
5.3.5 Fcs lu,v,h,抗氣流擾動(dòng)特性
5.4 直升機(jī)自動(dòng)過(guò)渡飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.4.1 高度的自動(dòng)過(guò)渡
5.4.2 前向速度的自動(dòng)過(guò)渡
5.4.3 按指數(shù)規(guī)律拉平
5.4.4 自動(dòng)過(guò)渡的高度與速度控制系統(tǒng)
5.4.5 自動(dòng)過(guò)渡控制系統(tǒng)的性能
思考題
第6章 直升機(jī)現(xiàn)代飛行控制技術(shù)
6.1 引言
6.2 高增益控制陣解耦的顯模型跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.2.1 高增益顯模型跟蹤系統(tǒng)
6.2.2 控制陣解耦的內(nèi)回路結(jié)構(gòu)
6.2.3 設(shè)計(jì)舉例
6.2.4 數(shù)字仿真驗(yàn)證
6.2.5 外回路設(shè)計(jì)
6.3 隱模型解耦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.3.1 引言
6.3.2 隱模型解耦控制的結(jié)構(gòu)配置
6.3.3 狀態(tài)反饋陣和前饋補(bǔ)償陣的設(shè)計(jì)
6.3.4 內(nèi)回路設(shè)計(jì)的仿真驗(yàn)證
6.3.5 隱模型解耦控制外回路設(shè)計(jì)
6.4 H∞回路成形控制設(shè)計(jì)
6.4.1 H∞回路成形控制的基本結(jié)構(gòu)配置及設(shè)計(jì)方法
6.4.2 內(nèi)回路的設(shè)計(jì)指標(biāo)
6.4.3 外回路設(shè)計(jì)技術(shù)
6.4.4 H∞回路成形內(nèi)回路設(shè)計(jì)舉例
6.5 基于顯模型的飛行軌跡制導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.5.1 控制器設(shè)計(jì)
6.5.2 仿真與分析
思考題
第7章 直升機(jī)軌跡生成與制導(dǎo)
7.1 引言
7.2 制導(dǎo)系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)
7.3 直升機(jī)艦上起飛過(guò)程及軌跡生成
7.3.1 ZE軸的軌跡生成
7.3.2 XE軸的軌跡生成
7.4 直升機(jī)著艦過(guò)程及軌跡生成
7.4.1 返航進(jìn)場(chǎng)階段軌跡生成
7.4.2 降落段軌跡設(shè)計(jì)
7.5 直升機(jī)起降自主飛行的仿真驗(yàn)證
7.5.1 LQR顯模型飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7.5.2 自主起飛軌跡跟蹤仿真
7.5.3 返航進(jìn)場(chǎng)段軌跡跟蹤仿真
7.5.4 著艦降落段軌跡跟蹤仿真
思考題
第8章 無(wú)人直升機(jī)進(jìn)場(chǎng)著艦軌跡制導(dǎo)系統(tǒng)
8.1 無(wú)人直升機(jī)三維基準(zhǔn)軌跡的生成
8.1.1 直升機(jī)及艦在不同坐標(biāo)系中的運(yùn)動(dòng)軌跡
8.1.2 無(wú)人直升機(jī)三維期望基準(zhǔn)軌跡表達(dá)式
8.1.3 基于著艦點(diǎn)的三維期望軌跡的生成
8.2 無(wú)人直升機(jī)進(jìn)場(chǎng)著艦三維制導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
思考題
第9章 直升機(jī)光傳操縱系統(tǒng)
9.1 光傳飛行控制系統(tǒng)概述
9.1.1 光傳操縱系統(tǒng)發(fā)展及研究現(xiàn)狀
9.1.2 光傳操縱系統(tǒng)總體配置
9.2 光傳操縱系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
9.2.1 光傳操縱系統(tǒng)的關(guān)鍵組件
9.2.2 光纖數(shù)據(jù)總線技術(shù)
9.2.3 光傳余度技術(shù)
9.3 光纖多路復(fù)用技術(shù)
9.3.1 空分復(fù)用
9.3.2 時(shí)分復(fù)用
9.3.3 波分復(fù)用
9.3.4 時(shí)分波分聯(lián)合復(fù)用
9.4 直升機(jī)上的光傳操縱系統(tǒng)
9.4.1 直升機(jī)光傳操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置
9.4.2 直升機(jī)顯模型光傳操縱系統(tǒng)驗(yàn)證
思考題
附錄A 某型無(wú)人直升機(jī)小擾動(dòng)線性化數(shù)學(xué)模型
附錄B UH一60直升機(jī)動(dòng)力學(xué)模型
附錄C 某10kg級(jí)模型直升機(jī)非線性全量數(shù)字模型
參考文獻(xiàn)