《直升機飛行控制(第3版自動控制系列課程國家教學團隊精品教材)》從直升機飛行控制的教學及工程實踐要求出發(fā)，論述了直升機飛行控制的基本原理，姿態(tài)控制及軌跡制導技術(shù)。主要內(nèi)容包括直升機飛行動力學基本特性，直升機的數(shù)學建模，增穩(wěn)與控制增穩(wěn)，姿態(tài)經(jīng)典控制，顯模型跟蹤自適應控制，自動飛行的現(xiàn)代飛行控制方法，直升機的軌跡自主生成與制導，無人直升機的著艦控制技術(shù)及光傳操縱系統(tǒng)。
本書寫作宗旨是突出物理實質(zhì)，從物理概念入手解析直升機復雜的飛行控制理論，使工程設(shè)計方法有據(jù)可循。由于控制方法力求與固定翼飛機的控制相對照與銜接，因此內(nèi)容深入淺出，便于理解與自學。
本書可作為飛行控制相關(guān)學科專業(yè)的本科生或研究生的教材，也可供從事直升機飛行控制技術(shù)的人員參考。
楊一棟，浙江紹興人，1961年畢業(yè)于南京航空學院并留校任教，從事飛行控制教學與研究工作。1990年任教授，1993年任博士生導師，享受國務院政府特殊津貼，省研究生導師，試飛員理論培訓教員，被上海辭書出版社列為1989年及1999年兩版《辭海》的主要編寫人。近年來由國防工業(yè)出版社出版的主編著書籍有《空間飛行器再入返航制導與控制》、《艦載機著艦引導技術(shù)譯文集》、《光傳飛行控制》、《直升機飛行控制》(第1版及第2版)、《艦載機進場著艦規(guī)范評估》、《自動著艦引導系統(tǒng)驗證指南》、《艦載飛機著艦引導與控制》、《艦載機著艦飛行訓練認證指南》、《儀表和微波著艦引導系統(tǒng)》、《艦載機光學著艦引導控制要素》及《光學著艦助降系統(tǒng)》。2013年發(fā)表的著作有《無人機著艦制導與控制》、《著艦安全與復飛技術(shù)》、《艦載機等效模型及著艦控制規(guī)范》。
第1章 直升機的基本工作原理
1.1 緒言
1.1.1 直升機發(fā)展概況
1.1.2 直升機的分類
1.1.3 直升機的控制
1.1.4 主動控制技術(shù)在直升機控制中的應用
1.2 直升機旋翼氣動特性
1.2.1 直升機的組成
1.2.2 旋翼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
1.2.3 旋翼的類型
1.2.4 旋翼基本參數(shù)
1.2.5 旋翼基本空氣動力特性
1.3 槳葉的揮舞運動
1.3.1 垂直飛行的均勻揮舞
1.3.2 前飛時的周期揮舞
1.3.3 揮舞系數(shù)的物理解釋
1.4 直升機的操縱原理
1.4.1 直升機穩(wěn)定與操縱基本概念
1.4.2 直升機的操縱機構(gòu)
1.4.3 直升機的操縱特點
思考題
第2章 直升機飛行動力學
2.1 坐標系及其轉(zhuǎn)換
2.1.1 地球坐標系Oe-XeYeZe
2.1.2 地面坐標系Oe-XEYEZE
2.1.3 機體坐標系O-XYZ
2.1.4 速度坐標軸系O-XaYaZa
2.1.5 機體坐標系O-XYZ及地面坐標系OE-XEYEZE之間的關(guān)系
2.1.6 地理坐標與地面坐標的轉(zhuǎn)換
2.1.7 三維空間坐標系之間的轉(zhuǎn)換
2.2 作用于直升機上的氣動力及氣動力矩
2.3 直升機的平衡動力學
2.3.1 直升機的平衡方程
2.3.2 直升機懸停時的平衡
2.3.3 直升機平飛時的平衡
2.4 直升機的穩(wěn)定性與操縱性
2.4.1 直升機的縱向靜穩(wěn)定性
2.4.2 直升機的航向靜穩(wěn)定性
2.4.3 直升機的橫滾靜穩(wěn)定性
2.4.4 直升機的阻尼特性
2.4.5 直升機的操縱性
2.5 直升機運動方程
2.5.1 直升機動力學方程
2.5.2 小擾動線性化方程
2.5.3 自然直升機性能分析
2.6 小型無人直升機動力學建模及物理特性分析
2.6.1 直升機增穩(wěn)動力學結(jié)構(gòu)
2.6.2 數(shù)學模型的建立
2.6.3 增穩(wěn)動力學的狀態(tài)空間模型
2.6.4 小型直升機增穩(wěn)動力學的結(jié)構(gòu)
思考題
第3章 直升機的增穩(wěn)與控制增穩(wěn)系統(tǒng)
3.1 直升機結(jié)構(gòu)圖形式的數(shù)學模型
3.2 增穩(wěn)與控制增穩(wěn)系統(tǒng)原理及設(shè)計方法
3.2.1 增穩(wěn)與控制增穩(wěn)系統(tǒng)工作原理
3.2.2 增穩(wěn)系統(tǒng)設(shè)計方法
3.3 典型控制增穩(wěn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析
3.3.1 具有漏泄積分器的增穩(wěn)系統(tǒng)
3.3.2 具有姿態(tài)角微分信息的控制增穩(wěn)系統(tǒng)
3.3.3 一種重型直升機的控制增穩(wěn)系統(tǒng)
3.3.4 有前后兩旋翼的重型直升機的控制增穩(wěn)系統(tǒng)
3.3.5 具有高度自動化水平的重型直升機的控制增穩(wěn)系統(tǒng)
3.3.6 具有模型跟蹤的控制增穩(wěn)系統(tǒng)
思考題
第4章 直升機顯模型跟蹤控制系統(tǒng)
4.1 顯模型跟蹤解耦自適應控制系統(tǒng)設(shè)計
4.1.1 基本MFCS工作機理
4.1.2 顯模型的設(shè)計
4.1.3 控制陣G3的設(shè)計
4.2 系統(tǒng)的跟蹤性能及解耦機理分析與仿真驗證
4.3 系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化
4.3.1 控制陣G3的增益陣R的選取
4.3.2 G4陣的選取
4.3.3 G1，G2，G5陣的選取
4.3.4 顯模型帶寬的選取
4.3.5 采樣周期的選取
4.4 性能評估
4.4.1 跟蹤性能
4.4.2 解耦性能
4.4.3 魯棒性
4.5 具有非線性特性的顯模型跟蹤系統(tǒng)的控制策略
4.6 基于MFCS的直升機協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎控制
4.6.1 直升機航向協(xié)調(diào)控制模態(tài)結(jié)構(gòu)配置
4.6.2 航向協(xié)調(diào)控制的動特性響應
思考題
第5章 直升機自動飛行控制系統(tǒng)
5.1 直升機自動飛行控制一般結(jié)構(gòu)
5.2 各類自動飛行模態(tài)一般控制律
5.2.1 三軸姿態(tài)保持模態(tài)
5.2.2 空速保持模態(tài)
5.2.3 地速保持模態(tài)
5.2.4 自動懸停模態(tài)
5.2.5 氣壓高度保持模態(tài)
5.2.6 航向保持模態(tài)
5.2.7 自動區(qū)域?qū)Ш侥B(tài)
5.2.8 對目標的自動航向修正模態(tài)
5.2.9 垂直速度保持模態(tài)
5.2.10 自動飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5.3 基于MFCS的自動飛行模態(tài)設(shè)計
5.3.1 外回路結(jié)構(gòu)配置
5.3.2 傳遞矩陣T的確定
5.3.3 外回路FCS Iu,v,h,ψ控制律設(shè)計
5.3.4 FCS Iu,v,h,ψ性能驗證及分析
5.3.5 Fcs lu,v,h,抗氣流擾動特性
5.4 直升機自動過渡飛行控制系統(tǒng)設(shè)計
5.4.1 高度的自動過渡
5.4.2 前向速度的自動過渡
5.4.3 按指數(shù)規(guī)律拉平
5.4.4 自動過渡的高度與速度控制系統(tǒng)
5.4.5 自動過渡控制系統(tǒng)的性能
思考題
第6章 直升機現(xiàn)代飛行控制技術(shù)
6.1 引言
6.2 高增益控制陣解耦的顯模型跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計
6.2.1 高增益顯模型跟蹤系統(tǒng)
6.2.2 控制陣解耦的內(nèi)回路結(jié)構(gòu)
6.2.3 設(shè)計舉例
6.2.4 數(shù)字仿真驗證
6.2.5 外回路設(shè)計
6.3 隱模型解耦控制系統(tǒng)設(shè)計
6.3.1 引言
6.3.2 隱模型解耦控制的結(jié)構(gòu)配置
6.3.3 狀態(tài)反饋陣和前饋補償陣的設(shè)計
6.3.4 內(nèi)回路設(shè)計的仿真驗證
6.3.5 隱模型解耦控制外回路設(shè)計
6.4 H∞回路成形控制設(shè)計
6.4.1 H∞回路成形控制的基本結(jié)構(gòu)配置及設(shè)計方法
6.4.2 內(nèi)回路的設(shè)計指標
6.4.3 外回路設(shè)計技術(shù)
6.4.4 H∞回路成形內(nèi)回路設(shè)計舉例
6.5 基于顯模型的飛行軌跡制導系統(tǒng)設(shè)計
6.5.1 控制器設(shè)計
6.5.2 仿真與分析
思考題
第7章 直升機軌跡生成與制導
7.1 引言
7.2 制導系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)
7.3 直升機艦上起飛過程及軌跡生成
7.3.1 ZE軸的軌跡生成
7.3.2 XE軸的軌跡生成
7.4 直升機著艦過程及軌跡生成
7.4.1 返航進場階段軌跡生成
7.4.2 降落段軌跡設(shè)計
7.5 直升機起降自主飛行的仿真驗證
7.5.1 LQR顯模型飛控系統(tǒng)設(shè)計
7.5.2 自主起飛軌跡跟蹤仿真
7.5.3 返航進場段軌跡跟蹤仿真
7.5.4 著艦降落段軌跡跟蹤仿真
思考題
第8章 無人直升機進場著艦軌跡制導系統(tǒng)
8.1 無人直升機三維基準軌跡的生成
8.1.1 直升機及艦在不同坐標系中的運動軌跡
8.1.2 無人直升機三維期望基準軌跡表達式
8.1.3 基于著艦點的三維期望軌跡的生成
8.2 無人直升機進場著艦三維制導系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
思考題
第9章 直升機光傳操縱系統(tǒng)
9.1 光傳飛行控制系統(tǒng)概述
9.1.1 光傳操縱系統(tǒng)發(fā)展及研究現(xiàn)狀
9.1.2 光傳操縱系統(tǒng)總體配置
9.2 光傳操縱系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
9.2.1 光傳操縱系統(tǒng)的關(guān)鍵組件
9.2.2 光纖數(shù)據(jù)總線技術(shù)
9.2.3 光傳余度技術(shù)
9.3 光纖多路復用技術(shù)
9.3.1 空分復用
9.3.2 時分復用
9.3.3 波分復用
9.3.4 時分波分聯(lián)合復用
9.4 直升機上的光傳操縱系統(tǒng)
9.4.1 直升機光傳操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置
9.4.2 直升機顯模型光傳操縱系統(tǒng)驗證
思考題
附錄A 某型無人直升機小擾動線性化數(shù)學模型
附錄B UH一60直升機動力學模型
附錄C 某10kg級模型直升機非線性全量數(shù)字模型
參考文獻
書單推薦
