飞行控制系统功能介绍

飞行控制系统功能介绍目录一、综述...................................................................................................................................1二、飞控的相关系统说明.......................................................................................................11.飞控的基本子系统........................................................................................................21.1航向控制系统........................................................................................................21.2速度控制系统........................................................................................................31.3高度控制系统........................................................................................................41.4自动着陆系统........................................................................................................52.测试机飞控所需的子系统............................................................................................62.1GPS系统................................................................................................................72.2传感器、温湿度传感器系统................................................................................82.3飞行器自动稳定控制系统..................................................................................112.4航向偏离控制系统..............................................................................................112.5显示系统..............................................................................................................122.6信号反馈控制系统..............................................................................................122.7自动飞行控制系统..............................................................................................132.8自动导航系统......................................................................................................143.测试机飞控所需扩充系统功能..................................................................................153.1自动避障系统......................................................................................................153.2语音播报系统......................................................................................................173.3物联网系统..........................................................................................................173.4摄录系统..............................................................................................................184.测试机飞控的其他功能..............................................................................................184.1自动寻路控制系统..............................................................................................184.2自动跟踪系统......................................................................................................194.3一键返航系统......................................................................................................194.4双飞控系统..........................................................................................................194.5降落伞系统..........................................................................................................195.飞行控制系统的常用外设接口..................................................................................201一、综述本设计调研依据飞行控制系统（以下简称“飞控”）功能进行的系统调研。本飞行控制系统删减了翻滚、特技系统功能；以此对飞控系统的相关系统功能进行功能收集，由于本人的资料有一大部分是网络收集，会造成信息描述不准，还请大家见谅！。飞控系统的相关子系统描述如下图1：图1二、飞控的相关系统说明飞控系统的子系统功能分类方式有很多种，可以按飞控系统的子系统功能分类，按飞控系统涉及的子系统关联关系分类，按飞控系统设计的子系统基本功能和选配功能分类等等，本文现阶段以调研飞控系统功能为主，故选择按飞控系统的系统功能分类为主。21.飞控的基本子系统飞控的基本子系统功能包括航向控制系统、速度控制系统、高度控制系统和自动着陆系统。如图1-1所示。图1-11.1航向控制系统航向控制系统包括前飞、后飞、左飞、右飞、左转弯和右转弯；基本用途是获取手动控制信号或自动控制指令，经过飞控系统进行计算并进行补偿后把指令输出到方向控制舵机，让舵机实现相应的动作，从而配合旋动系统（动力系统）完成方向的控制。通过转向舵和方向舵两个通道控制飞行器在水平面内的航迹的系统，它以偏航角(ψ)控制系统或转向角(γ)控制系统为内回路。其中典型的方案以方向舵通道为主通道，以转向舵通道为辅助通道，后者只起阻尼和协调的作用。侧向偏离(Z，即飞行器位置与预定航线的横向偏差)信号通过第一限幅器后与偏航角信号3综合，再经过第二限幅器与转向角和转向角速度信号综合，然后送入转向舵回路操纵转向舵机。第一限幅器的作用是防止因侧向偏离信号过大而产生超过90°的偏航角，从而造成之字形的航线;第二限幅器的作用是在转弯时限制滚转角，使它不致过大。航向控制系统功能如图1.1所示。图1.11.2速度控制系统速度控制系统包括最大速度设定和巡航速度设定，基本用途是获取手动控制信号或自动控制指令，经过飞控系统进行计算并进行补偿后把指令输出到电机控制器或发动机油门控制系统，从而完成实现对飞行速度的控制。在保持定速状态下，空速差(ΔV)等于当时空速(V)与系统投入该状态瞬间空速(V0)之差。在预选空速状态下，空速差等于当时空速与预选空速(Vg)之差。为提高控制速度的精度，须引入空速差的积分信号。在保持飞行器姿态或飞行高度不变的条件下，空速也可由油门自动控制。将空速差和空速变化率信号引入油门控制器来改变发动机油门的大小。如不满足上述条件，改变油门大小只能使飞行器升高或降低，而速度不变。为防止随机阵风引起空速频繁变化以致对发动机过分频繁调节，一般将空速差和空速变化率信号经过阵风滤波器(通常为低通滤波器)进行滤波。为了改善飞行器速度控制的质量，常采用比例加积分再加微分的控制方式。4当飞行速度达到设计最大值时，飞控系统将对超出最大值的电机控制信号或发动机油门控制信号进行锁定，使飞行速度将不再进行增加。当飞行器飞行时，设计当手控制速度摇杆在一个位置超过5秒时，进入自动巡航模式和定高模式，人可以松开控制速度和方向的摇杆，飞行器将按照手控制摇杆的速度和方向等高飞行；解除巡航与定高模式时，为了防止误碰摇杆，需要轻微拨动速度控制摇杆或方向控制摇杆两次后，即可回到手动模式。1.3高度控制系统高度控制系统包括最大高度设定、上升、下降和悬停。基本用途是获取手动控制信号或自动控制指令，经过飞控系统进行计算并进行补偿后把指令输出到电机控制器或发动机油门控制系统，从而完成实现对飞行高度的控制。它以飞行器俯仰角控制系统为内回路，因此除包括与自动驾驶仪俯仰通道中相同的元、部件(如俯仰角敏感元件、计算机、舵回路等)外，还包括产生高度差(当前高度与期望高度的差值ΔH)信号和升降速度信号的敏感元件。专用的高度修正器或大气数据计算机能输出高度差和升降速度信号。高度控制系统有两种工作状态:一种是自动保持飞行器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，飞行器自动进入爬高(或下滑)状态。在飞行器趋近预选高度后，自动保持在预选的高度上作平直飞行。当飞行高度达到设计最大值时，飞控系统将对超出最大值的电机控制信号或发动机油门控制信号进行锁定，使飞行高度将不再进行增加。当飞行器飞行时，设计当手控制速度摇杆在一个位置超过5秒时，进入自动巡航模式和定高模式，人可以松开控制速度和方向的摇杆，飞行器将按照手控制摇杆的速度和方向等高飞行；解除巡航与定高模式时，为了防止误碰摇杆，需要轻微拨动速度