国之重器出版工程 飞机自动飞行控制系统

本书全面、系统地介绍了飞机自动飞行控制系统的组成、原理和分析及设计方法。在系统定义的基础上，本书从数学模型的建立出发，确定反馈控制系统的结构和控制律参数的计算方法，给出了性能分析和控制律参数随飞行状态调节的方法，并给出了系统设计和数学仿真的实例。 本书既可以作为飞行控制、制导及飞行器设计等专业本科生和研究生的教材或参考书，也可作为相关专业的研究者和工程技术人员的参考书或手册。

徐军，博士，在北京理工大学宇航学院从事教学和科研工作。主要研究方向有：固定翼飞机和旋翼机飞行控制系统理论、设计和仿真方法；飞行控制系统的原型技术和基于数学模型的软件设计方法；飞机飞行动力学分析和飞行品质计算及改善方法、非线性控制理论在飞行控制系统中的应用。长期从事固定翼飞机和旋翼机飞行控制系统的研究和工程研制工作，主持多项国防和民用飞机航空电子技术预研项目，并参与国家多个重要型号项目的有关研制工作。已出版学术专著《运输类飞机自动飞行控制系统》《飞机电传操纵系统》《飞行控制系统——设计、原型系统及半物理仿真实验》。

第 1章　绪论 001 第 2章　自动飞行控制系统的基本问题 009 2.1　自动飞行控制系统的基本功能 010 2.2　驾驶员如何使用这个系统 012 2.3　自动飞行控制系统的一般组成形式 013 2.4　数学模型和物理模型的建立及意义 014 2.5　在理论设计中数学仿真的作用 016 2.6　把理论设计结果高效率地转换为工程实现的方法 017 2.7　理论设计和实际系统之间的差异及调整 018 第3章　飞机动力学和数学模型 023 3.1　飞机运动的一般特点 024 3.2　飞机运动方程的常用坐标系 025 3.3　飞机运动变量的定义 027 3.4　坐标系之间的变换关系 030 3.5　力、力矩和运动变量在各坐标系内的习惯表示和符号 033 3.6　飞机操纵机构及运动变量的定义 036 3.7　飞机运动自由度和分类 037 3.8　刚体飞机运动方程的建立 038 3.9　小扰动线性化运动方程 046 3.10　对称定常直线水平飞行（ 0=0）时的小扰动线性化运动方程 052 3.11　进一步简化的线性化运动方程 054 3.12　用于系统设计的飞机运动数学模型 060 3.13　飞机运动特性及飞行状态的影响 069 3.14　协调转弯运动和横侧向运动水平轨迹的近似方程 080 3.15　风作用下飞机动力学响应传递函数模型 083 3.16　扰动力矩对飞机动力学响应的影响 087 第4章　关于自动飞行控制系统设计问题的讨论 089 4.1　自动飞行控制系统设计的内容、方法和适用性 090 4.2　自动飞行控制系统需求分析及其自动飞行方式 093 4.3　自动飞行中的杆力配平问题 097 4.4　自动飞行控制系统与电传操纵系统的关系 101 4.5　自动飞行控制系统与机械操纵系统的关系 102 4.6　自动飞行控制系统的性能要求 104 4.7　自动飞行控制系统的接通和断开 107 4.8　自动飞行控制系统接通时的自动回零方法 108 4.9　自动飞行控制系统的组成、数学模型和设计 109 第5章　俯仰角控制系统分析和设计 113 5.1　俯仰角控制系统的目的和意义 114 5.2　俯仰角控制系统的分析和数学模型 115 5.3　俯仰角控制系统设计实例和数学仿真 126 第6章　垂直速度控制系统 141 6.1　控制目的和方法 142 6.2　建立垂直速度动力学响应的数学模型 142 6.3　垂直速度的有效控制条件 144 6.4　反馈结构和控制律及数学模型 145 6.5　控制律参数计算 146 6.6　控制性能分析 147 6.7　垂直速度控制系统设计和数学仿真实例 151 第7章　高度控制系统分析和设计 161 7.1　控制目的和方法 162 7.2　反馈结构分析和高度控制系统数学模型 163 7.3　控制性能分析 164 7.4　控制律参数设计 166 7.5　高度控制系统设计和数学仿真实例 168 7.6　对高度控制系统的改进 177 第8章　速度控制系统 183 8.1　速度控制的动力学分析及数学模型 184 8.2　升降舵速度控制系统 187 8.3　油门杆速度控制系统 192 8.4　使用减速板（扰流板）的速度控制系统 197 8.5　升降舵速度控制系统设计和数学仿真实例 198 8.6　油门杆速度控制系统设计和数学仿真实例 201 第9章　下滑波束和拉平着陆控制 209 9.1　飞机在着陆过程中的纵向操纵 210 9.2　下滑波束导引运动学模型 212 9.3　下滑波束导引控制系统的控制律设计和性能 214 9.4　拉平着陆的运动学模型 219 9.5　拉平着陆控制系统的设计和性能分析 222 9.6　下滑波束导引控制系统的设计和数学仿真实例 225 9.7　拉平着陆控制系统的设计和数学仿真实例 232 第 10章　航向控制系统 237 10.1　航向控制的目的和方法 238 10.2　滚转角控制系统 240 10.3　侧滑角控制系统 244 10.4　航向控制系统 248 10.5　滚转角控制系统设计和数学仿真实例 251 10.6　侧滑角控制系统设计和协调转弯数学仿真实例 255 10.7　航向角控制系统设计和数学仿真实例 261 第 11章　横侧向波束导引和轨迹控制系统 269 11.1　飞机横侧向运动的轨迹控制问题 270 11.2　侧向波束导引的运动学模型 271 11.3　侧向波束导引控制系统设计 273 11.4　横侧向轨迹的运动学模型 276 11.5　横侧向轨迹控制系统设计 277 11.6　侧向波束导引控制系统的设计和数学仿真实例 280 11.7　横侧向轨迹控制系统的设计和数学仿真实例 287 11.8　航路之间的转换飞行和提前转弯 294 第 12章　无人驾驶飞机自动飞行控制系统 297 12.1　无人驾驶飞机的操纵形式 298 12.2　自主驾驶中的驾驶程序设计 300 12.3　数据链路中断后的驾驶程序 303 12.4　无人机和有人驾驶飞机AFCS的差异 304 参考文献 305 附录A　有因次导数计算公式 307 附录B　算例飞机导数 311 附录C　算例飞机小扰动线性化运动方程 321