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第四章自动驾驶仪及控制规律

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北京航空航天大学航空航天概论课件第四章 机载设备

北京航空航天大学航空航天概论课件第四章 机载设备


3、测距差无线电导航 为飞行器提供经纬度位置。 甚低频，10KHz~14KHz，作用距离约1000Km以上。
C
A
B
4.2.2 惯性导航系统 惯性导航是通过安装在飞行器上的加速度计测量 飞行器的加速度经运算处理而获得飞行器当时的速度 和位置的方法进行导航的。 由于不依赖外界信息，所以是完全自主导航。 完全自主导航 由于测量误差随时间积累，要求制造精度高，或 加其它方法修正。 平台式惯导： X，Y 两个加速度计安装在陀螺平台上。 优点是陀螺平台不受飞机姿态的影响。 捷联式惯导：在飞机不同部位上安装多个加速度计， 测量轴与机体轴一致，对测量的参数进 行姿态修正后经计算得出导航参数。
（1） 仪表着陆系统
下滑信标 组成下滑面
跑道 航向信标组成航向面
航向信标：与跑道中心线相垂直的无线电方向航道信号 下滑信标：与跑道成 一定仰角的无线电下滑航道信号 指点信标：提供至跑道端头距离的地标位置信号
航向台
跑道
90Hz
150Hz
外指点信标
中指点信标
内指点信标
1公里 6.44--11.27公里
2. 微波着陆系统 以很窄的薄片形波束在一定范围内来回扫描， 飞机通过两次收到信号的时间间隔计算出自己的方 位和仰角。 航向扫描 俯仰扫描
4.4
其它机载设备
4.4.1 雷达设备 通过天线发射无线电波并接收被测物体的回波来 确定标的位置和速度。 合成孔径雷达和相控阵雷达。
B
C
D
A
4.4.3 防护和救生系统 1、座舱环境控制系统 座舱通风，温度、气压、氧气含量等控制 2、飞行员个体防护系统 个体防护包括：飞行服、抗过载服、氧气面罩 头盔等设备。
4.2.3 卫星导航系统 美国卫星全球定位系统GPS 俄罗斯全球导航卫星网Glonass 欧洲空间局“伽利略”导航卫星系统 中国“北斗”导航定位卫星系统 以GPS为例： 1、组成：地面站、卫星系统和飞行器上的接收机。 2、导航原理 从原理看，卫星向地面发射的信息有卫星位置、 时钟、发射信息的时刻等高频信息。 工作频率2200~2300MHz，覆盖全球。
第四章自动驾驶仪及控制规律备课讲稿

第四章自动驾驶仪及控制规律备课讲稿


• L2
L3/L2
UZON
U ••
微分器
放大器
K1
舵机
K2 T S 1
1/S
d e
操纵杆系
e
Kf
测速电机
直升机
G(S)
• • •
U Z O ( U N U • U • • U g ) L 1 ( g ) L 2 L 3
•
•
•
••
eL(g)L•L••
•
eL ( g)d tL • L ••
K3 B1S
STS1
直升机
Kf
K1
U Z0U 舵回路综合输入信号 操纵杆系假定为1时，通道传递函数为：
e e(s) K1K2/S(TS1)
UZ0U U(S) 1K1K2Kf /S(TS1) 1
TS2
K1K2 SK1K2Kf
T
Kf S2 1
S1
K1K2Kf
K1K2Kf
e
1 Kf
UZ0U
只要满足条件：
(1 K1K 2 K f )
T S 1 K1K 2 K f
T S 1
•
e
1 Kf
UZO N
e
1
1 Kf S
UZO
N
K1K2K
f
只要满足条件： K1K2Kf 1 K1K2Kf T 速度反馈，舵机的时间常数减少了1K1K2Kf 倍
➢综合信号由测量和设置得到
U ZO N L 1( g)
•
eL(g)
L L1 / K f 传 L• L2 / K f 动
L•• L3 / K f 比
一般形式积分式驾驶仪
给定装置 U g 测量元件 U 1
M11下册__自动飞行控制

M11下册__自动飞行控制

自动飞行控制M11下第4章4.1自动驾驶仪的工作原理 (3)1. ◆自动驾驶仪的基本原理★P634 (3)2. ◆比例式，积分式自动驾驶仪公式(控制规律)中各项的作用，能产生什么影响？（以俯仰控制为例）★P639-641 (4)3. ◆解释三轴 AP，如果飞机当前在15000 英尺，当设定到新高度20000英尺后，比例式AP 如何进行控制？★★ (4)4. ◆比例式自动驾驶仪的工作原理，给出的是一个图（P639 页），让按照这个图说自动驾驶仪是如何工作的★★ (5)5. ◆自动驾驶仪舵回路原理？★P636 (6)6. ◆ CWS和CMD方式有什么区别，CMD方式的俯仰方式有哪几种？CMD方式的倾斜通道的工作方式？P644 ★ (6)7. ◆垂直导航(V NAV)接通时，自动驾驶如何完成纵向指令计算？P683 (6)8. ◆ MCP板上如何控制飞机俯仰方式，A/P之间关系（高度，高度保持），A/P方式？P664 (7)9. ◆ A/P有什么通道？每个通道有什么参数？P644 ★ (7)10. ◆ A/P衔接后，可以实现的主要功能有哪些？ (7)11. ◆如何断开自动驾驶？P665 (7)4.2安定面配平、马赫配平 (8)12. ◆自动配平的原理 P647 ★ (8)13. ◆马赫配平的原理，配平时动什么舵面，当马赫数降低时舵面怎么动？★ (8)14. ◆自动配平作用，失控配平亮什么灯，怎么处理？P652 ★ (8)15. ◆非计划配平灯亮的原因P652 ★ (8)16. ◆马赫配平，安定面配平关系？ (9)17. ◆马赫配平的题给了书上 652 页的图，要求解释？p652★★ (9)18. ◆速度配平的原理p650★★ (9)19. ◆死配平，失控配平、反向配平p652★★ (10)4.3偏航阻尼系统 (10)20. ◆荷兰滚产生的原因？P653 ★ (10)21. ◆偏航阻尼系统的原理及作用 P654★ (10)22. ◆偏航阻尼耦合器拆装注意事项？★□ (11)23. ◆偏航阻尼系统的组成及各部件的作用P655 (11)24. ◆偏航阻尼器INOP灯亮的原因P656 (11)25. ◆偏航阻尼的功用，正常转弯有没有影响，为什么？★★ (11)4.4飞行控制计算机（FCC）及系统 (12)26. ◆ FCC主要功能和组成部分P658 (12)27. ◆飞行控制计算机的基本工作原理P660 (12)28. ◆飞行控制计算机的软件组成P662 (12)29. ◆当按下CMD按钮时显示什么？如何断开自动驾驶？ P664★ (12)30. ◆ FCC在维护，拆装以及搬运过程中的注意事项，为什么？ P659只有一句□ 1331. ◆ FCC都计算哪些指令，这些指令通过MCP板怎样实现俯仰通道方式功能的？★ (13)32. ◆ FCC中值选择电路的功能？在A/P衔接工作情况下选择那部FCC作为主FCC？P670 (13)33. ◆自动着陆系统使用多余度控制，为什么？有一个通道失效以后，怎么工作？P669★ (13)34. ◆模拟式飞行控制系统的主要不足是什么？□ (14)35. ◆数字式飞行控制系统具有哪些主要优点？□ (14)4.5飞行指引仪 (14)36. ◆飞行指引仪的原理、功用。

【飞机系统PPT课件】自动飞行：飞行指引仪_自动驾驶仪

【飞机系统PPT课件】自动飞行：飞行指引仪_自动驾驶仪

不对，使用AP 2按钮接通2号自动驾驶仪。
FMA证实了两部自动驾驶仪已全都处于接通状态以及由此达到的系统裕度 （DUAL）。这将指令可能的最低决断高度。你将在“制导方式”模块中更为 详细地了解这一点。
现在我们来学习一下如何断开自动驾驶仪。
MENU
你现在正在作自动进近。当看到跑道时，你决定人工操纵。 按下侧杆上红色的自动驾驶仪脱开按钮以断开自动驾驶仪。该按钮也 称接替按钮。
因此，一旦获得盲降进近的许可，飞行员就可按下进近按钮以待命航道和下滑道；然后可 以接通第二部自动驾驶仪。
不对，接通2号自动驾驶仪。
但是，在使用盲降自动进近时，两部自动驾驶仪可同时接通。这将为完成自动着陆、自动 滑跑或低高度复飞提供最佳的系统安全裕度。
因此，一旦获得盲降进近的许可，飞行员就可按下进近按钮以待命航道和下滑道；然后可 以接通第二部自动驾驶仪。
MENU
现在刚刚离地，距地面100英尺。为了减轻飞行员的工作 负担，加强飞机安全性，让我们接通一部自动驾驶仪。
不对，接通1号自动驾驶仪。
现在刚刚离地，距地面100英尺。为了减轻飞行员的工作 负担，加强飞机安全性，让我们接通一部自动驾驶仪。
不对，用AP 1按钮接通1号自动驾驶仪。
FMA证实了1号自动驾驶仪已经接通。 通常当机长是把杆驾驶员时，使用1号自动驾驶仪。当仪副驾驶时把杆驾驶 员时，使用2号自动驾驶仪。这确保在同一时刻，只有一部自动驾驶仪处于工 作状态。自动驾驶仪在飞机离地（5秒钟）后就可使用，从大约离地100英尺开 始一直可用到着陆滑跑。 在大多数情况下，同一时刻只能接通一部自动驾驶仪。
MENU
1号飞行指引仪已接通。1号PFD 上显示十字指令杆；两个PFD上的FMA都显示： FD接通状态为“1FD-”，意味着只有1号飞行指引仪接通， 与1号飞行指引仪相对应的方式。
飞机驾驶技术——自动驾驶仪

飞机驾驶技术——自动驾驶仪

飞机驾驶技术——自动驾驶仪自动驾驶系统（自动驾驶仪），是一种通过飞行员按一些按钮和旋转一些旋钮，或者由导航设备接收地面导航信号，来自动控制飞行器完成三轴动作的装置。

不同型号的飞机所装备的自动驾驶仪可能会有一些小的差别，但是大体相似。

自动驾驶系统能做些什么？· 保持机翼水平，不发生滚转。

· 保持飞机当前的仰俯角。

· 保持选定的飞行方向。

· 保持选定的飞行高度。

· 保持选定的上升率或下降率。

· 跟踪一个VOR电波射线（Radial）。

· 跟踪一个定位信标（Localizer）或反向航路定位信标（Localizer Back Course）。

· 跟踪仪器降落系统（Instrument Landing System）的定位信标和下滑道指示信标（Glide Slope）。

· 跟踪一个GPS航路。

·GPS 不支持垂直方向制导的自动导航。

自动飞行控制系统，包括自动驾驶仪，自动油门（自动节流阀门）和飞行指引仪。

·保持一个选定的飞行速度（空速或地速）。

· 消除有害的偏航。

· 帮助飞行员正确的手动控制飞机。

·飞行管理计算机（Flight Management Computers）· 垂直方向导航（Vertical Navigation）· 横向导航（Lateral Navigation）· 飞行水平改变（Flight Level Change）· 机轮控制（Control Wheel Steering）· 自动降落（Autoland）为什么要使用自动驾驶仪？有些人认为真正的飞行员是不需要自动驾驶仪的，这个观点是有一点偏颇的，因为适当的使用自动驾驶仪可以减少飞行员的工作量，特别是在仪器飞行规则（Instrument Flight Rules）的时候。

自动驾驶系统

自动驾驶系统

自动驾驶系统自动驾驶系统（自动驾驶仪），是一种通过飞行员按一些按钮和旋转一些旋钮，或者由导航设备接收地面导航信号，来自动控制飞行器完成三轴动作的装置。

Cessna 和Beechcraft Baron 58 装备的自动驾驶仪具有以下功能：•保持机翼水平，不发生滚转。

•保持飞机当前的仰俯角。

•保持选定的飞行方向。

•保持选定的飞行高度。

•保持选定的上升率或下降率。

•跟踪一个VOR电波射线（Radial）。

•跟踪一个定位信标（Localizer）或反向航路定位信标（Localizer Back Course）。

•跟踪仪器降落系统（Instrument Landing System）的定位信标和下滑道指示信标（Glide Slope）。

•跟踪一个GPS航路。

GPS 不支持垂直方向制导的自动导航。

Beechcarft King Air 350, Bombardier Learjet 45, 和所有的Boeing 喷气机，都装备有自动飞行控制系统，包括自动驾驶仪，自动油门（自动节流阀门）和飞行指挥仪。

这套系增加了以下功能：•保持一个选定的飞行速度（空速或地速）。

•消除有害的偏航。

•帮助飞行员正确的手动控制飞机。

有些机型或面板上，提供更多的自动驾驶仪操作功能：•飞行管理计算机（Flight Management Computers）•垂直方向导航（Vertical Navigation）•横向导航（Lateral Navigation）•飞行水平改变（Flight Level Change）•机轮控制（Control Wheel Steering）•自动降落（Autoland）两个最重要的准则1.自动驾驶仪关闭时，你控制飞机。

2.自动驾驶仪打开时，你监控和控制自动驾驶仪。

自动驾驶和飞行有了自动驾驶仪并不意味着你就可以睡大觉了。

使用自动驾驶仪的目的是使你有更多的注意力去完成其他重要的操作。

别茫然的盯着窗外傻看，你还有很多事情要做：•知道自己的位置。

自动驾驶仪

自动驾驶仪

自动驾驶仪一、自动驾驶仪的组成为了弄清自动驾驶仪的组成以及它是如何来代替驾驶员的问题。

我们先来看看驾驶员是如何操纵飞机的。

如果要求飞机作水平直线飞行,飞机必须有一起始的俯仰角(等于平飞时的迎角)来产生一定的升力与飞机的重力平衡.同时升降舵应向上偏转一定角度产生一定的操纵力矩与飞机的稳定力矩平衡.此时陀螺地平仪的指示小飞机应水平线位置,表明飞机作水平直线飞行.若某种干扰使飞机偏离起始姿态(如抬头△角),这时驾驶员从地平仪观察到此变化,于是他的大脑作出决定,前推驾驶杆,使升降舵下偏一个角,产生一低头力矩从而使飞机趋于水平驾驶员从地平仪中看到此变化,于是把驾驶杆逐渐回收到原来的平衡位置,升降舵也回到位置,这时飞机又作水平下线飞行.上述驾驶过程可用图8.20来表示。

由图可知,驾驶员与飞机组成了一个闭环系统,图中虚线框表示驾驶员。

若用自动驾驶仪来代替驾驶员上述驾驶过程的话,那么驾驶仪必须满足如下条件:1.它应能知道飞机偏离预定姿态角的情况,并按偏离方向,使舵面作相应的偏转.2.舵面偏转的大小与飞机偏离的大小应成一定的比例关系.即机头偏离大时,舵偏角也应大。

因此自动驾驶仪也应具有代替驾驶员眼、神经与肌肉、手或脚的一些装置.如起眼睛作用的敏感元件,起神经与肌肉作用的变换放大元件与起手起脚作用的执行元件。

如图8.21所示.由图可知,自动驾驶仪主要由敏感元件、变换放大元件与执行元件三大部分组成.1.敏感元件:有时也称为传感器,它是用来感受或测量飞机的姿态及飞行参数,并输出相应电信号的一些装置。

如测量飞机俯仰、倾斜与航向姿态的垂直陀螺仪放4量飞机绕机体轴转动角速度的速率陀螺仪此外还有大气数据传感器、高度差传感器与加速度计等敏感元件。

2.变换放大元件:从敏感元件输出的电信号一般都是很微弱的,为了使执行元件能够工作,并按一定规律工作,必须将信号加以放大与变换,使得足以推动执行元件,并按一定规律动作。

最常用的变换放大元件有电子放大器、磁放大器与液压放大器等。

民航电子设备——自动驾驶仪

民航电子设备——自动驾驶仪

5－1
自动驾驶仪 AUTOPILOT
AP
1
内容
一、基本功用 二、组成 三、工作原理 四、驾驶舱中的主要组成部件 五、接通条件和断开方法 六、小结及复习思考题
2
一、基本功用
1、稳定飞机 飞机受到干扰偏离原始状态，自动驾驶仪 能将飞机修正到原状态。
3
一、基本功用
2、操纵飞机 自动驾驶仪根据指令将飞机从原状态改变 到另一状态。
3、一个通道的原理组成
8
9
二、组成
3、一个通道的原理组成 测量装置 计算放大部分 回输部分 控制部分 舵机
10
三、工作原理
1、稳定飞机的原理 (1)稳定飞机的原理
11
12
1)初始状态：假设飞机平飞，升降舵中立，回输 信号为零。
2)受干扰，飞机上仰，测量装置感受到飞机的俯 仰角后，产生测量信号，送到计算机。
5)当回输信号等于指令信号时，舵面停止偏转。
21
6) 飞机在舵面的作用下开始抬头上仰，测量 装置测出飞机的上仰信号，并送给计算机。
7) 这样, 输入计算机中的测量信号、指令信 号、回输信号之差不为零，极性与指令信 号的极性相反。
8) 该信号经放大后，送至舵机使舵面回收， 但总舵面仍是向上偏转。
9) 舵面的回收，使回输信号减小。飞机在舵 面的作用下仍上仰，测量信号增大。
10)如此反复，当测量信号等于指令信号时， 舵面中立，回输信号为零。
22
四、驾驶舱中的主要组成部件
1、AP控制显示板
23
MCP
24
MCP
25
四、驾驶舱中的主要组成部件
1、AP控制显示板
2、AP脱开电门及脱开警告灯
26
27
第4章 自动驾驶-飞行指引仪

第4章 自动驾驶-飞行指引仪


4.自动驾驶仪的常见工作方式
自动驾驶仪的工作方式由方式选择板（MCP ） 控制。在现代飞机上，自动驾驶仪的控制板一般位 于驾驶舱的遮光板上。方式选择板上的按钮和旋钮 用于不同的工作模式和接通与断开自动驾驶仪。
飞机的自动驾驶仪有俯仰、航向和横滚三个通 道，每个通道由相应的控制面板控制。
说明 横向和航向之间常常有交联信号，所以 通常将自动驾驶仪分为纵向通道和横侧向通道， 而各通道的控制面板也集成在一起，构成方式控 制面板。
角也会不断加大。
特点：收敛（发散）很慢。 飞行轨迹：盘旋半径愈来愈小、且高度不断下降
的螺旋线。
➢ 荷兰滚模态
意义：横侧扰动运动中一对共轭复根对应
的模态。
荷兰滚运动——飞机进行侧滑角正负振
荡运动的同时又产生左右滚转运动。
的正负振荡
的左右滚转
即摆振、又滚转 （以滑冰姿态得称）
特点：频率较快，周期性运动。
• 按给定的平飞姿态和航向保持飞机平直飞行。 • 按给定的倾斜角或预选航向实现操纵飞机转弯。 • 按给定的俯仰角或升降舵实现飞机上升或下降。 • 完成飞机着陆前的进近。 • 按飞行管理计算机系统或其他导航系统要求，实
行按预定的航路飞行，保持航迹。
• 姿态控制----构成了自动飞行控制的基本功能。
• 分为纵向平面的俯仰角运动和横侧平面的滚转 角与偏航角运动。
结论：
当存在扰动（或输入）时，飞机纵向运动分为两 种运动模态。 – 短周期模态——运动的初始阶段
是以迎角 (t) 和俯仰角 (t) 为主要
变量的运动。 – 长周期模态——主要是飞机质心的轨迹运动
是以速度 V (t) 和俯仰角 (t)为主要 变量的运动。
➢飞机横侧向运动的重要特征
《自动控制原理》第4章_根轨迹分析法

《自动控制原理》第4章_根轨迹分析法

一般有两个解，从中
因此求分离点和会合点公式： 可以判断是分离点或
N(s)D '(s) N '(s)D(s) 0 会合点，只有满足条
Kg 0
件Kg≥0的是有用解。
例4-1.设系统结构如图， 试绘制其概略根轨迹。
R(s)
k(s 1) c(s)
s(s 2)(s 3)
解：画出 s 平面上的开环零点（-1），开环极点（0， -2，-3）。
逆时针为正。（- ， ）
m
n
pj (2k 1) ( z j pi ) pj pi
j 1
j 1
ji
m
n
zi (2k 1) ( z j zi ) p j zi
j 1
j 1
j i
k 0,1,
k 0, 1,
例3.设系统开环传递函数为： G(s) Kg(s 1.5)(s 2 j)(s 2 j) s(s 2.5)(s 0.5 j1.5)(s 0.5 j1.5)
K
s1
00
0.5 1
1 1 j1
s2
K
K 2.5
2
K 1
1 K 0
1 j1
2 1
2 1 j 3 1 j 3
1 j 1 j
j
2
1
0
K 0.5
1
2
一、根轨迹的一般概念
开环系统（传递函数）的某一个参数从零变化到 无穷大时，闭环系统特征方程根在 s 平面上的轨迹 称为根轨迹。
根轨迹法:图解法求根轨迹。 借助开环传递函数来求闭环系统根轨迹。
nm
独立的渐近线只有（n-m）条 u=0,1…,(n-m-1)
（2）渐近线与实轴的交点
分子除以分母
飞行器自动控制

飞行器自动控制

自动驾驶仪可以稳定飞行俯仰角
1.自动驾驶仪控制飞行的基本过程
2. 飞机人工驾驶的基本过程
3.自动驾驶仪的组成
敏感元件：测量飞行的状态参数
综合放大装置：参数的综合放大和处理
执行机构：按参数要求操纵舵面偏转
测量飞机距地面的高度。

电传操纵系统
由操纵杆传感器上的电信号控制舵机，推动舵面来控制驾驶
1. 机械操纵系统
由驾驶杆、钢索和舵面等组成。

系统笨重，尺寸大，存在摩擦力和传动间隙，操纵性不好。

2. 电传操纵系统
由微型操纵杆、传感器和电指令信号等组成，操纵过程
特点：结构简单，体积小，质量轻；消除了间隙、摩擦引起的操纵上的问题；便于安装、维护；可以与机上其它航空电子设备进行交联，实现新的飞行控制功能。

自动飞行控制系统知到章节答案智慧树2023年中国民用航空飞行学院

自动飞行控制系统知到章节测试答案智慧树2023年最新中国民用航空飞行学院第一章测试1.人类历史上首次重于空气的航空器持续而且受控的动力飞行是有哪位实现的？参考答案:莱特兄弟2.自动飞行控制系统既可以控制飞机的姿态又可以控制飞机的轨迹。

参考答案:对3.自动飞行控制系统可以控制飞机的参考答案:偏航;推进力;俯仰;横滚4.FBW飞行控制系统已经成为了民用飞机操纵系统的发展方向参考答案:对5.自动飞行系统的主要作用是参考答案:实现飞机的自动飞行控制;改善飞机的性能6.自动飞行系统属于 ATA-（）章的内容参考答案:227.自动驾驶仪可以在恶劣的气象条件下完成飞机的自动着陆。

参考答案:对8.飞行指引仪的功用是参考答案:指导驾驶员人工驾驶飞机;自动驾驶的时候，监控飞机的姿态9.偏航阻尼器的英语简写是参考答案:YD10.自动俯仰配平系统的英语简写是参考答案:APTS第二章测试1.系统具有稳定性需要同时具有哪两种力矩参考答案:稳定力矩;阻尼力矩2.对于不倒翁，（）产生了稳定力矩参考答案:重力3.对于不倒翁，（）产生了阻尼力矩参考答案:摩擦力;空气阻力4.倒立摆系统具有稳定性参考答案:错5.具有静稳定性的系统一定具有（）参考答案:稳定力矩6.具有动稳定性的系统一定具有（）参考答案:阻尼力矩7.阻尼力矩的作用是（）扰动动能参考答案:消耗8.具有稳定性的飞机受到扰动后，必须飞行员手动操作才能回到平衡状态参考答案:错9.飞行器的稳定性包含（）参考答案:方向稳定性;俯仰稳定性;横侧稳定性10.飞行器的俯仰稳定性主要影响飞行器的迎角参考答案:对第三章测试1.自动驾驶仪必须由俯仰、横滚和偏航三个通道，分别实现对升降舵、副翼和方向舵的自动控制。

参考答案:错2.在自动驾驶仪稳定飞机姿态的过程中，导致飞机姿态偏离原状态的原因是飞机受到了干扰。

参考答案:对3.无论如何想办法，比例式自动驾驶仪在常值干扰力矩作用下都会存在稳态误差。

参考答案:对4.只有使用速度反馈才能够实现积分式自动驾驶仪的控制律参考答案:错5.可以在姿态角偏差信号输入计算机之前，加一个积分信号，然后，再在反馈中使用速度反馈来实现积分式自动驾驶仪的控制律参考答案:错6.自动驾驶仪稳定回路的主要作用是：参考答案:稳定飞机的姿态7.关于自动驾驶仪同步回路的说法正确的是参考答案:在自动驾驶仪接通前始终处于工作状态8.在积分式自动驾驶仪中，舵回路用的主反馈信号是：参考答案:舵面速率反馈信号9.关于比例式自动驾驶仪稳态误差的大小，说法正确的是参考答案:与自动驾驶仪角度传递系数成反比10.在比例式自动驾驶仪稳定飞机姿态的过程中，当（）时，舵面偏转到最大。

姿态稳定与控制9-10-11


g g
e L ( g )
U g
式中： L K K1 0, g K1 由垂直陀螺以及舵回路构成了比 例式控制律的姿态角自动控制器如下：
垂直陀螺
K1

+ U
Ug u
舵回路
G (S )
e
飞机
1、比例式自动驾驶仪的控制律（以俯仰通道为例） ：

t
的过渡过程
2) 工作原理：（控制姿态过程）

如果外控制电压不为零，假定 g 0 ，则
飞机抬头 。只要 L 选的合适就可使
U g K1 g 0 。飞机原来水平等速飞行 0 0 ，舵回路输入电信号为 U g 0 ， 使升降舵向上偏 0 产生抬头力矩 M ( ) 0
经调理后（综合、放大器），送入舵回路 形成指令信号驱动舵面
升降舵 e 副翼 a 方向舵 r
飞机的姿态控制系统
姿态控制系统的构成与工作原理 飞机纵向姿态稳定与控制 飞机横侧向姿态稳定与控制
姿态控制系统的构成与工作原理
对有人驾驶的飞机，其工作状态是是由驾驶员建立的， 接通自动驾驶仪后，这一基准状态就作为自动驾驶仪的稳定 工作点。任何扰动所引起的偏差量都是相对这个工作点来说 的，操纵飞机，是在改变自动驾驶仪的工作点。 建立基准状态的条件：L=G ∑Mz=0
C C 0 I y C m, 0 mq m
当自动驾驶仪参与工作后，舵面偏转Δδ对方程 的影响：
I y Cmq Cm Cm e e e L L
阻 尼 力 矩
A/ P 阻 尼 作 用
j
s2
根轨迹如左图所示： 可见 L 增大时，一对复根 的虚部增大很快，振荡加剧

汽车自动驾使的控制原理

汽车自动驾使的控制原理
汽车自动驾驶的控制原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 感知：通过各种传感器（例如激光雷达、摄像头、雷达等）获取车辆周围环境的信息，包括道路、车辆、障碍物和行人等。

2. 环境建模：利用感知到的数据构建车辆周围环境的模型，包括道路排线、信号灯、障碍物位置和速度等。

3. 路径规划：根据环境模型和目的地，确定车辆应该行驶的最佳路径。

路径规划算法会综合考虑车辆的安全性、效率和乘客舒适度等因素。

4. 运动控制：基于路径规划和环境模型，控制车辆的加速、刹车、转向等动作，以保持车辆在规划路径上行驶，并避免撞击障碍物或其他车辆。

5. 决策与规划：根据当前道路情况和交通规则，进行实时决策并规划下一步的动作。

这包括判断是否要超车、变道以及停车等。

6. 人机交互与监控：通过显示屏、语音提示等方式与乘客进行交互，并监控驾驶员的状态，以便在需要时将控制权交还给驾驶员。

综上所述，汽车自动驾驶的控制原理主要包括感知、环境建模、路径规划、运动
控制、决策与规划以及人机交互与监控等步骤。

通过不断地获取和分析车辆周围环境的信息，自动驾驶系统能够做出相应决策和控制动作，实现安全、高效的自动驾驶。

自动驾驶系统中的车辆控制技术与行车安全注意事项分析

自动驾驶系统中的车辆控制技术与行车安全注意事项分析自动驾驶技术在过去几年里取得了飞速的发展，将汽车驾驶体验带入了一个全新的时代。

然而，随之而来的是对自动驾驶系统中的车辆控制技术和行车安全的关注。

本文将对自动驾驶系统中的车辆控制技术以及行车安全的相关注意事项进行分析。

在自动驾驶系统中，车辆控制技术是实现自主行驶的核心。

这项技术使车辆能够通过传感器获取和分析道路状况、障碍物、其他车辆等信息，并根据这些信息来做出决策和控制车辆的行为。

车辆控制技术通常包括以下几个关键方面：1. 传感器技术：自动驾驶车辆通常配备了激光雷达、摄像头、超声波传感器、雷达等多种传感器来感知周围环境。

这些传感器能够捕捉到车辆周围的物体、行人、交通信号和路标等信息，并将其转化为数字信号供系统分析和处理。

2. 数据处理和决策算法：自动驾驶系统通过复杂的数据处理和决策算法来分析传感器获取的数据，并决定车辆的行驶轨迹、速度和转向等行为。

这些算法需要高效地处理大量的实时数据，并能在异变的交通环境中迅速做出响应，确保车辆的安全和稳定。

3. 控制系统：在得出下一步行驶决策后，自动驾驶系统会向车辆的操纵设备发送指令，例如油门、刹车和转向。

通过控制系统，车辆能够准确地执行自动驾驶系统的指示，保持稳定的行驶状态。

同时，自动驾驶系统中的行车安全也是一个重要的考虑因素。

虽然自动驾驶技术在某些方面已经取得了很大的进展，但仍然存在许多需要解决的问题。

1. 技术可靠性：自动驾驶系统中的每个组成部分都需要足够可靠，以确保车辆在行驶过程中不会发生故障或失控。

技术的可靠性是安全性的基础，需要通过严格的测试和验证来保证。

2. 复杂环境处理：自动驾驶系统需要能够处理各种复杂的交通环境，包括城市道路、高速公路、恶劣天气等。

系统需要能够适应各种道路标志、交通信号和其他车辆行为变化，并做出正确的决策。

3. 紧急情况应对：自动驾驶系统应该具备应对紧急情况的能力，例如突然出现的障碍物或其他车辆的危险驾驶行为。

第四章自动驾驶仪及控制规律


稳定过程中控制信号U由角位置信号、角速度信号和 角加速度信号三者合成。
U L ( g ) L L


达到稳定时 e L ( g )dt C
时间响应定性分析


角位置信号可使积分式 自动驾驶仪消除稳态误 差――无差控制系统。 工程实际：若角速度陀 螺存在一定的不灵敏度， 此时又无角位置信号作 用，则当直升机姿态角 发生缓慢偏离时，角速 度陀螺无信号输出，则 随时间的积累，会导致 大的误差。换而言之， 若无角位置信号，积分 式自动驾驶仪便无法检 验直升机是否按要求的 姿态飞行。
一、比例式自动驾驶仪控制俯仰角 基本工作过程
e L ( g ) L pc
受扰动产生俯仰角变化，
e L 产生抑制抬头力矩
Uf
U
U U f
自动倾斜器前倾
电 位 计 动 态 过 程 忽 略 不 计
U U f 停止前倾
操纵杆系假定为1时，通道传递函数为：
e e ( s ) K1K 2 / S (T S 1) U Z0U U ( S ) 1 K1K 2 K f / S (T S 1) K1K 2 2 T S S K1K 2 K f 1 Kf T 1 S2 S 1 K1K 2 K f K1K 2 K f

L

自动倾斜器偏转角速度 与俯仰角速度成正比。 如当直升机受扰动后 上仰，角速度陀螺输 出俯仰角速度，自动 倾斜器以相应的角速 度向前偏转产生恢复 力矩，使直升机向原 状态恢复。当俯仰角 速度信号改变符号， 自动倾斜器也随之改 变转动方向。

引入角加速度信号
L

无人机自动驾驶仪

无人机自动驾驶仪1.自动驾驶仪(autopilot)：按一定技术要求自动控制飞行器的装置。

在有人驾驶飞机上使用自动驾驶仪是为了减轻驾驶员的负担，使飞机自动地按一定姿态、航向、高度和马赫数飞行。

飞机受暂时干扰后，自动驾驶仪能使它恢复原有的稳定飞行状态，因此，初期的自动驾驶仪称为自动稳定器。

自动驾驶仪与飞机上其他系统交联还可实现对飞机的控制。

在导弹上，自动驾驶仪起稳定导弹姿态的作用，故称导弹姿态控制系统。

它与导弹上的或地面的导引装置交联组成导弹制导和控制系统，实现稳定和控制的功能。

1.1发展概况1914年美国人E.斯派雷制成电动陀螺稳定装置，这是自动驾驶仪的雏型。

30年代，为了减轻驾驶员长时间飞行的疲劳，开始使用三轴稳定的自动驾驶仪。

它的主要功用是使飞机保持平直飞行。

50年代，通过在自动驾驶仪中引入角速率信号的方法制成阻尼器或增稳系统，改善了飞机的稳定性。

50年代以来自动驾驶仪发展成为飞行自动控制系统。

50年代后期，又出现自适应自动驾驶仪，它能随飞行器特性的变化而改变自身的结构和参数。

60～70年代，数字式自动驾驶仪应运而生，它在“阿波罗”号载人飞船登月舱的登月过程中得到应用。

1.2原理和组成自动驾驶仪是模仿驾驶员的动作驾驶飞机的。

它由敏感元件、计算机和伺服机构组成。

当某种干扰使飞机偏离原有姿态时，敏感元件(例如陀螺仪)检测出姿态的变化；计算机算出需要的修正舵偏量；伺服机构（或称舵机）将舵面操纵到所需位置。

自动驾驶仪与飞机组成反馈回路，保证飞机稳定飞行。

1.3分类和特点自动驾驶仪可按能源形式、使用对象、调节规律等分类。

①按能源形式：分为气压式、液压式、电气式或者是这几种形式的组合。

现代超音速飞机多安装电气（或电子）-液压式自动驾驶仪。

气压式伺服机构主要用于导弹。

②按使用对象：分为飞机自动驾驶仪和导弹自动驾驶仪。

飞机自动驾驶仪多具有检测飞机姿态角的敏感元件，能稳定飞机的姿态角。

为了提高这种自动驾驶仪的稳定效果，可配合使用速率陀螺仪。

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e
U


L2 测量元件
K f (S )
反馈元件
U Z 0 n L0 ( g ) L2
L1 L2 e ( g ) L ( g ) L Kf Kf

G （ S）
主控信号：
L ( g )
一、比例式控制规律 舵机输出量（自动倾斜器的偏转角）在自动驾驶仪 控制下与各输入信号之和（综合信号）成正比，此类 控制规律称比例式控制规律。 具有比例式控制规律的自动驾驶仪成为比例式驾驶 仪。
基本控制方案
U Z 0U
K1
K2 d S (T S 1)
自动倾斜器 操纵杆

e
K f (S )


a L L


r K K


c KH H
操纵量与控制信号成比例，即为比例式驾驶仪。
二、积分式控制规律
舵机输出量（自动倾斜器的偏转角速度）在自动倾斜器 作用下与各输入信号对时间的积分之和（综合信号）成正 比，此类控制规律称为积分式控制规律。 具有积分式控制规律的自动驾驶仪称为积分式驾驶仪。
U U f 反向恢复
过程分析

仅有角位置信号的自动驾驶仪
e L ( g )
俯仰角控制静态情况 对于瞬时干扰，驾驶仪稳定俯仰角不存在原理静差， 但对常值干扰则存在静差，修正力矩与常值干扰力矩 平衡时：
my e my
e
my L jc my
jc m y L m y



相当于比例式控制规律中的角速度信号，起阻尼作用， 使自动倾斜器的角速度动作相应提前。 引入角位置信号
L ( g )


消除常值力矩作用下的静差。当常值干扰力矩作用 达到稳定时，需要自动倾斜器保持一定的偏转角来 平衡，这一偏转角不是直接由角位置偏差来提供， 而是通过积分来获得。
舵机
U ZON


放大器
K1
K2 T S 1
1/S
d e
操纵杆系
e


L2
U
L3/L2
微分器

Kf
测速电机 直升机
G(S)
U ZON (U U



U



U g ) L1 ( g ) L2 L3
第四章 自动驾驶仪及控制规律
自动驾驶仪是一种能够稳定和控制直升机运动状态的 自动控制装置。 是一个能保持直升机姿态，辅助驾驶员(有人)控制直 升机航迹的自动调节设备。
直升机的自动驾驶仪一般有四个通道，分别由油门、变 距杆+自动倾斜器和尾桨变距机构控制。 控制通道是4个，可操作的对象有3个，其中自动倾斜 器实现总距、纵向周期变距和横向周期变距。
给定装置
U
g
测量元件
U
U
1
放大器
ZON
舵机
d
e
操纵杆系

e
速度反馈 测量元件
U
n
直升机
1 (u1 u2 ...... un ug ) Kf

三、比例加积分控制规律
U zon
K1
d K2 S (T S 1)
Kf Te S 1
Kf
1 T S 1 e Kf Te S d (S ) T 1 U zon S2 S 1 K1 K 2 K f K1K 2 K f
稳定过程中控制信号U由角位置信号、角速度信号和 角加速度信号三者合成。
U L ( g ) L L


达到稳定时 e L ( g )dt C
时间响应定性分析


角位置信号可使积分式 自动驾驶仪消除稳态误 差――无差控制系统。 工程实际：若角速度陀 螺存在一定的不灵敏度， 此时又无角位置信号作 用，则当直升机姿态角 发生缓慢偏离时，角速 度陀螺无信号输出，则 随时间的积累，会导致 大的误差。换而言之， 若无角位置信号，积分 式自动驾驶仪便无法检 验直升机是否按要求的 姿态飞行。
操纵杆系假定为1时，通道传递函数为：
e e ( s ) K1K 2 / S (T S 1) U Z0U U ( S ) 1 K1K 2 K f / S (T S 1) K1K 2 2 T S S K1K 2 K f 1 Kf T 1 S2 S 1 K1K 2 K f K1K 2 K f
反馈信号不是与自动倾斜器的偏转成正比，而是与其
偏转角速度成正比。测速电机输出与转子转速即自动 倾斜器的偏转速度成正比。 反馈信号与俯仰角偏差信号的差值，取决于自动倾斜 器的偏转角速度。
基本控制方案
L1 Uzon K1
K2 S (T S 1)
操纵杆系
e
Kf S
L1 G(S)
积分式控制律舵回路反馈元件为测速反馈
第四节 侧向角运动控制基本工作原理

侧向角运动包括滚转运动和偏航转动。 滚转角和偏航角的控制分别由滚转通道和航向通道来实现。
一、滚转角自动控制原理
绕直升机纵轴的常值干扰力矩一般不大，故滚转通道往往采用 与俯仰通道相似的控制规律，各信号作用类似。 比例式控制律： L ( ) L
只要满足条件： K1K2 K f 1
K1K2 K f T
速度反馈，舵机的时间常数减少了 1 K1K2 K f 倍
综合信号由测量和设置得到
U ZON L1 ( g )
e L ( g )
e L ( g )dt
e
e
静差 jc与L成反比，要 求静差小时，L须选的大。
俯仰角控制动态过程
俯仰平衡条件
LpwYpw TxY Ty X 0
当干扰作用时，自动驾驶仪测得俯仰角，使自动倾斜器前倾。 Tx加大 TxY加大抑制上仰恢复到原状态。
L不同，过渡过程呈现不同形式
从稳定性看，L不能太大。
1 e U Z0U Kf
只要满足条件：
K1K2 K f 1
K1K2 K f T
自动倾斜器偏转角与综合信号成正比关系，比例系数 是位置反馈系数的倒数。
比例式自动驾驶仪
g
L1
U
U
g

L1




U Z 0U
K1
d K2 S (T S 1)
自动倾斜器 操纵杆
a

g
g
L L



U
g

U


U
Z 0U
K2
K 3 d S (T S 1)
K f (S )
自动倾斜器 操纵杆
a
U
L



测量元件 反馈元件
比例式自动驾驶仪结构图
G(S)
积分式控制律：
a L ( g )dt L L

L

自动倾斜器偏转角速度 与俯仰角速度成正比。 如当直升机受扰动后 上仰，角速度陀螺输 出俯仰角速度，自动 倾斜器以相应的角速 度向前偏转产生恢复 力矩，使直升机向原 状态恢复。当俯仰角 速度信号改变符号， 自动倾斜器也随之改 变转动方向。

引入角加速度信号
L



e L ( g ) L L

L L1 / K f

e L ( g )dt L L

L L2 / K f

L L3 / K f

传 动 比
一般形式积分式驾驶仪
以上结论也适用于滚 转通道，偏航通道。
二、积分式自动驾驶仪控制俯仰角
基本工作过程
e L ( g )dt L L


积分式自动驾驶仪俯仰通道原理框图
过程分析
仅有角速度信号 ：

L 在比例式中起阻尼作用，在积分
式作为主控信号与比例式中的角位置 信号同等作用
从静差看，L须选的大。 为了保证原始精度，使系统选取较大的L值时，仍 具有良好的动态品质，引入俯仰角速度反馈。
引入俯仰角速度信号的自动驾驶仪
e L ( g ) L


L

俯仰角速度 信号传动比
自动倾斜器的动作比 只有角信号时提前了。
不仅不会产生严重振 荡，还缩短了恢复初 态的时间。同时，为 增大主控信号L ， 尽量减小俯仰角稳态 误差创造了条件，但 不可能彻底消除误差， 成为有差控制系统。

L L1 / K f
自动倾斜器纵向偏转角与俯仰角偏差的积分成正比。
仅有角位置信号的积分式驾驶仪难以稳定工作。为 了改善其稳定性 ，在引入角位置主控信号外，一般 还引入一些辅助信号，如角速度、角加速度信号。
纵向通道积分式驾驶仪
g
给定装置
U

L1
垂直陀螺 U
g
g

L1
速度装置 U

自动测量直升机的飞行状态参数。 将所测结果与给定（初始）状态比较，求出偏差。 将偏差信号转换成能推动自动倾斜器偏转的信号，操纵旋 翼锥体按一定的规律倾斜，使直升机控制到给定状态/恢 复到初始状态。
[例] 驾驶员操纵作等速水平飞行
第二节 基本控制规律


自动驾驶仪的输入信号（综合信号）与舵机输出量（自动倾 斜器的偏转角度或角速度 ）之间的函数关系，称为自动驾 驶仪的控制规律。 控制律设计方法很多，对自动驾驶仪控制律设计而言可归纳 为两种基本类型：比例式、积分式。