变稳控制技术与飞行仿真

　　本书总结了变稳机控制律的设计方法，并用实例对传统响应反馈法和模型跟随法进行了验证。当本机具有足够的变稳自由度（即B矩阵可逆）时，这两种变稳控制律设计方法均能实现对本机零极点的精确对消，从而实现对目标机的跟踪，否则很难实现理想的目标特性跟踪，且在本机不稳定时存在发散问题。为此，本书结合模型跟踪控制思想给出了一种改进的变稳控制律结构，采用特征结构配置技术来设计反馈和前馈控制参数，具有简单、快捷、鲁棒性好的特点。

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目录

第1章 绪论 1

第2章 变稳控制原理 4

2.1 空中运动相似的属性描述 4

2.2 空中飞行模拟相似准则选取 7

2.2.1 动力学第一相似准则 7

2.2.2 动力学第二相似准则 8

2.2.3 附加动力学相似准则 8

2.2.4 其他相似准则 9

2.3 变稳能力与模拟对象特性间的关系 10

第3章 常规变稳控制律设计技术 11

3.1 三自由度变稳模拟方法 11

3.1.1 纵向短周期模拟 12

3.1.2 横航向模态模拟 13

3.2 常用变稳控制模式 14

3.3 响应反馈法 15

3.3.1 B矩阵可逆 16

3.3.2 B矩阵不可逆 19

3.3.3 响应反馈法的优缺点 21

3.4 模型跟随法 21

3.4.1 跟踪效果与本机响应速度的关系 23

3.4.2 开环模型跟随法 29

3.4.3 闭环模型跟随法 36

3.4.4 总结 42

第4章 基于特征结构配置方法的变稳控制律设计 44

4.1 特征结构配置方法简介 44

4.1.1 飞机典型模态特征 45

4.1.2 飞机时历响应与特征结构关系 46

4.1.3 系统模态的耦合关系与特征向量选取 47

4.2 状态反馈特征结构配置方法 48

4.2.1 问题描述 48

4.2.2 状态反馈矩阵的存在性 48

4.3 输出反馈特征结构配置方法 50

4.3.1 问题的描述 50

4.3.2 特征向量的可配置性 51

4.3.3 输出反馈矩阵K的计算 54

4.4 基于特征结构配置的指令跟踪控制 54

4.4.1 带前馈的指令跟踪控制器 54

4.4.2 带积分器指令跟踪控制器 56

4.4.3 前馈与积分复合指令跟踪控制器 58

4.5 变稳控制方案 58

4.6 改进的模型跟踪控制 59

4.6.1 模型跟踪条件 60

4.6.2 反馈的扩展 62

4.6.3 广义状态矢量反馈的模型跟踪 64

4.6.4 参数变化的影响 65

4.6.5 控制矩阵奇异时子过程的模型跟踪 67

4.7 线性模型跟踪控制示例 68

4.7.1 纵向跟踪控制模型 68

4.7.2 横航向变稳控制律设计 99

第5章 非线性模型跟踪控制仿真分析 129

5.1 刚性飞行器非线性飞行动力学方程 129

5.1.1 飞行器质心平动的动力学方程 129

5.1.2 飞行器绕质心转动的动力学方程 131

5.2 刚性飞行器非线性运动学方程 132

5.2.1 飞行器质心运动学方程 132

5.2.2 飞行器绕质心转动运动学方程 132

5.3 线性控制律与非线性系统连接 133

5.4 纵向非线性模型跟踪控制律仿真 135

5.4.1 迎角跟踪控制律仿真 135

5.4.2 俯仰角速度跟踪控制律仿真 142

5.4.3 过载跟踪控制 148

5.4.4 纵向模型跟踪控制总结 155

5.5 横航向非线性模型跟踪控制律仿真 155

5.5.1 横航向线性跟踪控制律仿真 155

5.5.2 横航向非线性跟踪控制律仿真 161

5.5.3 横航向线性跟踪控制律仿真（目标机增稳） 164

5.5.4 横航向非线性跟踪控制律仿真（目标机增稳） 170

5.5.5 横航向模型跟踪控制总结 173

5.6 纵横向结合非线性跟踪控制律仿真 174

5.6.1 迎角＋侧滑角＋滚转角速度非线性模型跟踪仿真 174

5.6.2 俯仰角速度＋侧滑角＋滚转角速度非线性模型跟踪仿真 179

5.6.3 法向过载＋侧滑角＋滚转角速度非线性模型跟踪仿真 183

5.6.4 纵横向非线性模型跟踪控制总结 188

参考文献 189