飞机总能量控制系统(TECS)下的飞行航迹与速度解耦控制

"基于飞机总能量控制系统(TECS)的飞行航迹、速度解耦控制方法研究" 这篇研究探讨了在固定翼飞机上的总能量控制系统（Total Energy Control System, TECS）如何实现飞行航迹和速度的解耦控制，旨在提高飞行精度和机动性能，特别是在低动压飞行状态下的着陆进场阶段。TECS是一种先进的飞行控制技术，它综合考虑飞机的能量状态（动能和势能）来控制飞机的飞行轨迹。 传统的飞行控制方法，如单输入单输出（SISO）控制器，由于升降舵和油门杆之间的耦合，难以实现飞行速度和航迹的独立控制。在低动压飞行条件下，这种耦合现象更为显著，导致飞行控制效率下降。例如，1°的航迹角偏差可能导致2 m/s的速度偏移，进而造成6米的高度变化。 为了解决这个问题，研究者采用了飞行速度和航迹去耦合的控制律设计。他们参考了Faleiro和Lambregts的工作，将飞机视为能量系统，并尝试解耦速度和航迹控制。然而，原有的方法存在稳态误差，解耦效果不足。为了改进这一点，研究者引入了偏差控制概念，将其融入基于TECS的解耦控制策略中。通过这种方式，他们成功实现了对飞行速度和飞行高度的无稳差控制，同时保留了以能量控制为基础的控制量动态信息。 新的解耦控制结构被设计为一个飞行模态组，能够完成电传飞控系统纵向模式大约80%的操纵任务。通过针对某型飞机在低动压条件下的6组典型飞行状态进行解耦控制律设计和仿真，结果表明这种方法在所有测试状态下都能达到飞机解耦控制的标准。这6组状态包含了飞机参数的不确定性（如燃油状态）和干扰不确定性（如地面效应），因此设计的控制律具有一定的鲁棒稳定性，能应对各种复杂情况。 这项研究为改善固定翼飞机的飞行控制性能提供了一种创新方法，特别是在对精度要求极高的低动压飞行阶段。通过对TECS的深入理解和改进，研究人员能够设计出更高效、更稳定的解耦控制策略，这对未来飞行器的设计和控制技术发展具有重要意义。