伸缩翼变体飞行器飞行控制律MATLAB仿真研究

"大作业-伸缩翼变体飞行器飞行控制律仿真.docx" 这篇文档是南京航空航天大学的一份研究生实验报告，主题聚焦于MATLAB仿真技术与应用课程中的一个项目——伸缩翼变体飞行器的飞行控制律仿真。这份大作业由学生史浩明完成，属于控制工程学科的一部分，日期为2013年10月13日。 1. 项目背景 变体飞行器的概念是创新性的，它们可以根据飞行环境和任务需求改变自身形态以优化飞行性能。伸缩翼飞机是这一类飞行器的一个例子，通过机翼的伸缩变形来调整气动特性，适应不同的飞行状态，如起飞、降落、机动、盘旋和巡航。伸缩翼的设计能够调整展弦比，从而改变升阻比，提高续航性能。例如，外翼展开可提高升阻比，适合长距离巡航；收起外翼则能减少阻力，提升高速性能，并减少停放空间。 2. 设计要求 设计的核心在于建立伸缩翼飞机的动力学模型，对其进行线性化处理，以计算各通道的传递函数。在此基础上，设计飞机的纵向控制律，即控制飞机的俯仰和保持飞行高度。控制结构采用PID控制，通过MATLAB的Simulink模块进行仿真验证。 3. 系统总体方案及MATLAB软件设计 实验中，使用Simulink构建了俯仰角控制回路和高度保持回路。在仿真过程中，利用s-function模块处理时变模型和PID控制器的比例环节，将这些控制器应用于非线性模型，以确保控制器能在实际飞行环境中有效工作。 4. 俯仰角控制回路 这一回路的目的是稳定飞机的俯仰角度，确保飞行平稳。控制回路的设计和仿真旨在确保无论飞行条件如何变化，飞机都能维持设定的俯仰角，同时保持良好的飞行姿态。 5. 高度保持回路 高度保持回路则关注于维持飞机的飞行高度，通过调整飞机的推力和升降舵来实现。这个回路的仿真同样关键，因为它确保飞机能够在预定的高度上稳定飞行。 6. MATLAB仿真 MATLAB的Simulink是进行动态系统建模和仿真的强大工具，它允许学生模拟真实世界的物理系统，包括飞机的飞行特性。通过Simulink，学生能够测试控制策略，观察飞机在各种条件下的响应，优化控制算法，以达到理想的飞行性能。 这份大作业深入探讨了变体飞行器的控制理论和实践，展示了MATLAB在航空工程中的应用，同时也体现了对飞行器动力学和控制系统的深刻理解。通过这样的仿真研究，学生能够掌握飞行控制的关键技术和方法，为未来在航空航天领域的研究和设计打下坚实基础。