21、飞机自动控制中的横向 - 方向控制系统详解

飞机自动控制中的横向 - 方向控制系统详解

1. 舵角与系统响应分析

在飞机自动控制领域，舵角的控制至关重要。以舵角为例，我们可以通过以下代码计算相关传递函数和单位阶跃响应：

% rudder angle:
>> sys1=tf(100*6181*9.81*cos(pi/6)/1.5e5,[1 6.2])
Transfer function:
35.01
-------
s + 6.2
>> [y1,t1]=step(sys1); %Unit step response for rudder deflection
>> subplot(211),plot(t,y),hold on,subplot(212),plot(t1,y1)

这里我们得到了舵角的传递函数，并且通过 step 函数计算了单位阶跃响应。需要注意的是，稳态滚转角为 16.13°，对应的稳态舵偏角为 5.65°，它们分别是各自传递函数的直流增益。

2. 滚转控制系统设计

滚转控制是飞机重要的操纵特性之一，它类似于汽车的转向控制，水平机动性取决于能否快速准确地达到期望的滚转角，而无需过大的副翼输入。对于战斗机而言，良好的滚转控制尤为重要，甚至常被纳入主要任务要求。

为了实现滚转控制，我们通常采用比例 - 微分（PD）控制器，其形式为 (H(s) = k_1 + k_2s)。在这种情况下，闭环特征多项式为：
[1 + G(s)H(s) = s^2 + (a_0 + k_2b_0)s + k_1b_0] <