飞机电传操纵系统

本书全面介绍了当代先进飞机电传操纵系统的理论、设计以及数学仿真方法，系统和完整地阐述了电传操纵系统理论设计过程中的内容和方法。本书既可以用于飞机“导航、制导与控制”专业的教材，也可作为有关专业工程技术人员的理论设计参考手册。 对飞机动力学模型的建立，首先描述了飞机受到的空气动力、力矩等外力和外力矩的计算方法和所适用的坐标系，在确定了建立飞机动力学和运动学方程时坐标系的物理属性下，说明了坐标系之间转换的意义，在得到了全面的非线性数学模型的基础上，指出了其数学模型简化的物理假设和简化后的模型形式，并提供了从空气动力学数据出发来计算动力学模型参数的方法。给出了电传操纵系统设计所采用的数学模型，并研究了操纵性及稳定性的影响因素和改善途径。 对电传操纵系统完整地描述了其俯仰和滚转操纵控制系统的组成和理论设计方法，对俯仰操纵的C*控制系统的设计，从系统模型的建立、飞机动力学模型的适用性分析以及控制作用下的纵向动力学特性等问题进行了详细地阐述和讨论；对滚转操纵控制系统介绍了“中立稳定”的控制方法，详细地研究了这种系统的组成和基本原理以及设计和数学仿真方法；并且研究了电传操纵系统的纵向和横侧向操纵控制的保护功能和方法，着重介绍了俯仰角和迎角边界保护控制系统的设计和数学仿真方法。介绍了电传操纵系统飞行品质的计算方法，以及采用飞行品质规范对飞行品质评价的过程。 本书也对当前最先进的民用运输机B777和A380的电传操纵系统进行了详细地介绍，从系统的组成、控制律及工程实现等方法进行深入和全面地阐述，给出了与本书有关的数学和控制理论的基础知识及相关的物理参数，以体现本书的先进性和系统性。

徐军，长期从事固定翼飞机和旋翼飞行器飞行控制、动力学和仿真的理论和工程研究工作，曾主持和参与多个预研和重点工程型号项目，现在北京理工大学从事飞行器制导，动力学和控制的科研及教学工作。研究方向为：飞行控制系统、飞行动力学和飞行品质评价方法，飞行控制系统原型技术和基于数学模型的设计方法等。

第1章 绪论 1.1 电传操纵系统历史回顾 1.2 电传操纵系统的功能和系统组成 1.3 主动控制技术和电传操纵系统 1.4 系统设计和工程实现中的有关问题 1.5 对未来的展望 1.6 关于本书以及致谢 第2章 反馈控制理论基础 2.1 传递函数 2.2 反馈控制系统 2.3 根轨迹 2.4 频率响应 2.5 二阶系统及动态响应的时域指标 2.6 状态空间表达式 第3章 飞机的气动力和力矩及运动描述 3.1 飞机的气动布局与几何尺寸 3.2 飞机的气动中心或焦点 3.3 飞机运动的表示及变换 3.4 操纵机构运动极性定义 3.5 飞机运动自由度和分类 3.6 飞机气动力和力矩的计算公式 第4章 飞机运动方程的推导和建立 4.1 建立飞机运动方程的考虑 4.2 刚体飞机运动的假设条件 4.3 刚体飞机运动的动力学方程 4.4 飞机运动方程的推导 第5章 飞机小扰动运动线性化方程和传递函数模型 5.1 运动方程简化处理的假设和方法 5.2 线性化力和力矩表达式中的导数计算 5.3 小扰动运动线性化方程的推导 5.4 等速直线平飞（γ0=0）时的小扰动运动线性化方程 5.5 小扰动运动和全量运动及其线性化方程 5.6 线性微分方程特征值和运动模态 5.7 纵向小扰动运动近似方程 5.8 横侧向小扰动运动近似方程 5.9 放宽静稳定性技术 第6章 风作用下的飞机运动方程 6.1 风场特性和数学模型 6.2 风作用下的飞机运动方程 6.3 握杆（舵面锁定）时飞机对常值风的稳态响应 第7章 电传操纵系统的功能和结构 7.1 电传操纵系统概述和主要功能 7.2 电传操纵系统的控制结构 7.3 驾驶杆和指令生成器 7.4 测量飞机运动的传感器 7.5 驱动舵面偏转的舵机 7.6 建立电传操纵系统数学模型的考虑 7.7 控制律与电传操纵系统的分类 7.8 运输类飞机与格斗类飞机电传操纵系统 第8章 纵向电传操纵系统的设计 8.1 系统功能 8.2 系统设计中的一些问题 8.3 控制增稳控制律结构及作用 8.4 控制增稳控制律设计 8.5 迎角边界控制系统设计 8.6 其他边界控制系统 8.7 纵向电传操纵系统的完整控制律及应用 8.8 纵向电传操纵系统的数学仿真研究 第9章 横侧向电传操纵系统的设计 9.1 系统功能定义 9.2 副翼电传操纵系统的分析和设计 9.3 方向舵电传操纵系统的分析和设计 9.4 横侧向电传操纵系统的完整控制律及抗扰动分析 9.5 横侧向电传操纵系统的数学仿真研究 第10章 飞行品质评价与等效系统 10.1 电传操纵系统的飞行品质评价问题 10.2 低阶等效系统模型的形式 10.3 低阶等效系统模型的拟配方法 10.4 低阶等效系统和飞行品质评价算例 第11章 主动控制技术的应用 11.1 主动控制技术概述 11.2 直接力控制 11.3 阵风载荷减缓和乘坐品质控制 11.4 机动载荷控制 11.5 主动颤振控制 附录 基准运动为等速直线（γ≠0）飞行时的小扰动线性化方程 参考文献