课程作业参考答案
第一章 飞行控制系统及其研究方法概论
1、作用在飞行器上的力和力矩有哪些？
答：作用在飞行器上的力是发动机推力、空气动力和重力。其中发动机推力和空气动力属于可控力，可分为切向力和法向力两个分量；重力属于不可控力。
作用在飞行器上的力矩包括控制力矩与干扰力矩，控制力矩由操纵机构产生
相对飞行器质心的力矩，干扰力矩包括发动机推力偏心及各种生产误差以及风干
扰和操纵机构偏转误差。
2、法向控制力的建立方法有哪几种？如何实现法向控制力的作用方向？
答：建立法向力有三种方法：第一种方法是围绕质心转动飞行器，使导弹产生攻
角，由此形成气动升力；第二种方法是直接产生法向力，这种方法不须改变飞行
器的攻角；介于两种方法之间的一个方法是采用旋转弹翼建立法向力。
建立法向力作用方向的方法有两种，分别为“极坐标控制”和“直角坐标控制”。其中“极坐标控制”指飞行器仅能在一个纵平面内产生法向力，为了改变
法向力的方向飞行器需相对自身转动；而“直角坐标控制”指飞行器能在两个垂
直的纵向平面上产生法向力，为了改变法向力的空间方向不需转动飞行器。
3、为什么开环自动控制系统一般不适合与飞行控制？ 答：开环自动控制系统一般不适用于飞行控制，这可由下述两个原因来说明：
1）假设要按给定弹道飞行：在开环控制系统中，操纵机构偏转和弹道参数
之间所要求的相互联系，在随机干扰力和力矩作用下，经常是保持不了的。
2）假设要求保证将飞行器引向运动目标区域：若对目标运动事先不知道，
那么，给出保证完成给定任务的操纵机构偏转程序是不可能的。除此之外，和上述情况一样，在飞行器上作用着各种干扰力和力矩。
4、制导系统主要分成哪几类？
答：如果将制导系统作用原理作为分类基础，以在什么样的信息基础上产生制导
信号，利用什么样的物理现象确定目标和飞行器的坐标为分类依据，那么就可按下述广泛采用的制导系统进行分类：①自主式制导系统；②自动寻的制导系统；
③遥控系统；④复合系统。
国外射流飞行控制技术发展及前景分析
2019年8月，美国国防预先高级研究计划局（DARPA）发布了“带有效应器的革命性飞机控制”跨部局公告，旨在演示验
证采用射流飞行控制技术之后飞机的飞行品质，解决工程应用问题。此前，英国“岩浆”无人机于2019年5月成功完成使用
射流飞行控制系统的首飞，表明国外射流飞行控制技术日趋成熟。该技术一旦实用化，可能对飞机设计带来较大影响。
1技术原理
飞机通常在机翼和尾翼上布置襟翼、副翼、方向舵、升降舵等操纵面，飞行员通过控制操纵面偏转，改变翼面的形状，影响
翼面流场，从而控制升力/阻力分布及变化，产生控制力矩，达到改变飞行状态、保持飞行姿态或改善飞机起降性能等目的。
射流飞行控制技术则是沿飞机翼面喷射高速流动的气体或通过射流控制发动机排气方向，形成偏转力矩，以控制飞机的俯仰、滚转和偏航，达到控制飞机的作用。
射流飞行控制技术主要有两种控制途径。一是机翼环量控制，是将部分发动机引气压缩后通过喷嘴沿翼面向后缘喷出，
形成偏转力矩，通过调节喷气流量可直接控制偏转力矩大小，起到与控制操纵面偏转相同的飞行控制效果；二是射流推力矢
量，将部分发动机引气压缩后，经转向机构从发动机尾喷口后面吹向发动机排出的气流，使发动机排气转向，并且通过调节引气流量来控制发动机排气偏转程度，达到飞行控制的目的。
2 发展情况
迄今，北约组织、英国BAE系统公司已对射流飞行控制技术进行了较为持续、系统的研究，并开始进入装机试飞阶段，
DARPA 也正在启动研究工作。2.1 北约组织“创新控制效应器”项目
北约组织从20世纪70年代开始实施“创新控制效应器”项目，开发机翼翼尖和中段前缘喷气、机翼后缘喷
气和射流矢量推力等射流飞行控制技术，寻求替换传统襟
翼等。但在当时，该技术所需发动机引气量过大，对飞行
性能的影响难以承受，导致研究进展缓慢。2013年，随着飞机、发动机和增材制造等技术发展，北
约组织的科学与技术机构联合英国BAE系统公司、美国洛
智能化航空飞行控制技术的发展
航空技术经历了百年的发展，其控制系统由最初简单的机械式连杆操纵，发展到基于电信号的电传飞行控制系统。为满足对航空器功能、性能、可靠性等方面的需求，飞行控制系统日益复杂，与此同时也带来了驾驶员工作负荷增加、航空安全压力增大、无法适应现代的战场态势环境或者飞行环境等新的问题。电传飞行控制技术依赖于计算机，可以说人工智能与航空飞行控制有着诸多可以契合的地方。智能化航空飞行控制技术现在已经成为了各个航空发达国家的研究和发展重点，在未来航空飞行控制技术发展以及型号研制过程中，都将智能化作为一个非常关键的要素。
标签：智能化；航空飞行；控制技术；发展
1 前言
智能化技术的应用，不仅可以解决目前航空飞行控制技术所面临的诸多问题，还能够适应将来更为复杂的飞行及战场环境。本文将通过理论分析，结合现阶段的技术发展现状，对未来的智能化航空飞行控制技术发展趋势进行初步的探讨，同时提出初步的发展思路，以期为该领域的技术发展提供一定的参考。
2 飞行控制技术的智能化发展
人工智能在航空飞行控制技术的发展历程中已经在悄悄地发挥着作用，同时也有效促进了现代航空飞行控制技术的发展。近年来，随着人工智能技术的快速发展，以及航空飞行控制技术发展所面临的各种问题的促进，使得两种技术的融合也更加快速和深入。具体实现上来说，在飞机上应用专门的智能系统，一方面可以对驾驶员行为进行研究和判别，对驾驶员操作做出改善和纠正；另一方面还能够自行决策，辅助或替代驾驶员完成飞行器的控制。这种依赖于智能技术的系统，可称为智能飞行系统。下面给出一些简单的智能化飞行控制技术的研究范例。
2006年，波音公司开展了“不间断自动驾驶系统”演示验证，验证了特殊情况下自动接管和操纵飞机的技术。2014年，由美国空军研究实验室、洛克希德·马丁公司和NASA联合研发的自动地面防撞系统（Auto-GCAS）正式服役于F-16机队。该系统不间断地将F-16战机的飞行轨迹与从机载数字式地面海拔数据库产生的地形剖面进行比较，如果探测到威胁，系统将发出一个回避指令。若驾驶员没有立即采取措施，系统临时接管飞机的控制权，并执行一个自动恢复程序来保护机组人员。该系统已成功避免了两起F-16战机撞地事故的发生，波音公司已开始考虑将该技术集成到民用飞机中。
matlab典型飞机的飞行控制律设计
1.引言
1.1 概述
正文概述
飞行控制律是飞机自动驾驶系统中的重要组成部分，通过设计飞行控制律可以实现对飞机的稳定性和操纵性的控制。在过去的几十年中，随着飞机自动化技术的发展，飞行控制律设计已经成为飞机设计中不可或缺的环节。
本文旨在介绍MATLAB在典型飞机飞行控制律设计中的应用。首先将从飞行控制律设计的原理入手，解释飞行控制律设计的基本概念和目标。然后，将重点介绍MATLAB在飞行控制律设计中的应用，包括MATLAB工具箱的使用和MATLAB编程的技巧。最后，通过实验和案例分析，评估和总结飞行控制律设计的效果，并对未来的研究方向进行展望。
本文的主要目的是提供给研究者、工程师和学生一个全面了解MATLAB在飞行控制律设计中应用的指南，以及对飞行控制律设计的原理和方法有一个清晰的理解。通过本文的学习和实践，读者可以掌握MATLAB在飞行控制律设计中的应用技能，提高自己在飞机设计和飞行控制领域的能力。
在接下来的章节中，我们将首先介绍飞行控制律设计的原理，包括传统的PID控制器和现代控制理论。然后，我们将详细讨论MATLAB在飞行控制律设计中的应用，包括如何使用MATLAB工具箱进行控制律设计和仿真。最后，我们将通过实验和案例，评估和分析设计结果，并对未来的研究方向进行展望。
在本文的结尾部分，我们将总结本文的主要内容并对未来的研究进行展望。通过本文的阅读和学习，我们相信读者将能够深入了解飞行控制律设计中MATLAB的应用，并能在实际工程中灵活运用这些知识。
1.2文章结构
文章结构部分主要介绍了文章的整体结构和各章节内容的概括。这样可以帮助读者更好地理解文章的结构和组织，以便更好地阅读和理解文章的内容。以下是关于文章结构的内容：
文章结构：
本文主要分为引言部分、正文部分和结论部分三个主要部分。
引言部分：
引言部分首先对文章的主题进行概述，简要介绍了MATLAB飞行控制律设计的研究背景和意义，并阐述了文章的目的和重要性。通过引言部分，读者可以对文章的主题有一个初步的了解。
