19、单输入纵向控制系统解析

单输入纵向控制系统解析

在航空领域，单输入纵向控制系统对于飞机的稳定飞行和精确操作起着至关重要的作用。本文将详细介绍几种典型的单输入纵向控制系统，包括基于观测器的高度和空速保持自动驾驶仪、下滑道跟踪和自动着陆系统、俯仰控制的增益调度以及通过油门输入进行空速控制等内容。

1. 基于观测器的高度和空速保持自动驾驶仪

基于观测器的高度和空速保持自动驾驶仪具有良好的性能和较强的鲁棒性。通过对其闭环传递函数进行分析，得到的伯德图显示其增益裕度约为 20 dB，相位裕度为无穷大，这表明该系统在不同飞行条件下都能保持稳定。

以下是相关的代码示例：

sˆ9 + 25.1 sˆ8 + 199.2 sˆ7 + 845.7 sˆ6 + 2090 sˆ5 + 3163 sˆ4
+ 3213 sˆ3 + 2014 sˆ2 + 738 s + 120
>> bode(sys),grid

2. 下滑道跟踪和自动着陆系统

在低能见度条件下飞行时，下滑道跟踪和自动着陆系统显得尤为重要。该系统通过接收地面无线电信标的下滑道信号，引导飞机进行仪表着陆系统（ILS）进近。在达到设定高度（决策高度）后，飞行员可以选择手动着陆或启用自动着陆系统实现平稳触地。

2.1 系统原理

下滑道跟踪和自动着陆的纵向控制主要通过升降舵输入实现，因为现代喷气发动机的功率调整存在较大时间滞后，无法用于纠正小的下滑道误差。飞机上的无线电传感器会将俯仰角误差反馈给自动驾驶仪，自动驾驶仪作为设定点调节器，维持状态向量为零。

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