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第一章 控制原型技术和实验系统1

1.1 原型技术和控制原型技术1

1.2 实验系统的组成及功能3

1.3 Simbox仿真计算机5

1.3.1 Simbox仿真计算机介绍5

1.3.2 Simbox仿真计算机的软件系统5

1.3.3 Simbox计算机的硬件系统6

1.4 姿态传感器6

1.5 飞机姿态运动模拟装置：三轴转台6

1.5.1 三轴转台的功能和组成6

1.5.2 三轴转台与Simbox仿真计算机的通信7

1.5.3 三轴转台的数字接口7

1.5.4 姿态传感器的安装7

1.6 执行装置——电动舵机7

1.6.1 电动舵机的功能和组成7

1.6.2 电机和机械传动装置7

1.6.3 运动控制器和接口8

1.6.4 电动舵机的控制与通信8

实验练习1 Simulink程序设计和数学仿真8

实验练习2 仿真计算机采集模拟信号的实验14

实验练习3 仿真计算机间的数字通信21

实验练习4 仿真计算机对转台的控制28

实验练习5 姿态传感器和仿真计算机间的数字通信30

实验练习6 仿真计算机对舵机的控制40

1.7 数字接口标准43

1.7.1 RS232C43

1.7.2 RS42246

1.7.3 RS48546

1.8 原型系统采样频率以及MTi300的通信速率设置47

第二章 飞行器（飞机）动力学模型49

2.1 动力学方程的建立和运动解耦49

2.2 纵向运动的小扰动线性化数学模型54

2.3 简化的纵向运动数学模型58

2.3.1 短周期运动方程58

2.3.2 长周期运动方程58

2.3.3 短周期运动方程的传递函数模型59

2.3.4 长周期运动方程的传递函数59

2.4 横侧向运动小扰动线性化数学模型60

2.5 简化的横侧向运动数学模型63

2.6 协调转弯运动方程64

2.7 小扰动线性化数学模型的使用说明65

第三章 纵向自动飞行控制系统66

3.1 俯仰角控制系统的设计和仿真66

3.1.1 俯仰角控制系统的意义66

3.1.2 俯仰角控制系统的结构67

3.1.3 俯仰角控制系统的设计67

3.1.4 俯仰角控制系统设计和数学仿真实例70

实验练习7 俯仰角控制系统的Simulink程序设计和数学仿真74

实验练习8 俯仰角控制系统的半物理仿真77

3.2 高度控制系统设计和仿真81

3.2.1 高度控制系统的意义81

3.2.2 高度控制系统的结构和数学模型81

3.2.3 高度控制系统设计81

3.2.4 高度控制系统设计和数学仿真实例83

实验练习9 高度保持控制系统的Simulink程序设计和数学仿真84

实验练习10 高度保持控制系统的半物理仿真86

3.3 速度控制系统89

3.3.1 对速度控制系统的有关讨论89

3.3.2 速度控制系统的结构和数学模型89

3.3.3 速度控制系统的设计90

3.3.4 速度控制系统设计和数学仿真实例91

实验练习11 速度控制系统的Simulink程序设计和数学仿真92

实验练习12 速度控制系统的半物理仿真93

3.4 纵向自动飞行控制系统的接通和断开96

3.4.1 纵向自动飞行控制系统接通和断开的意义96

3.4.2 回零系统设计和数学仿真98

3.4.3 自动配平系统设计和数学仿真99

实验练习13 回零系统的Simulink程序设计和数学仿真102

实验练习14 回零系统的半物理仿真104

实验练习15 纵向配平系统 Simulink程序设计和数学仿真107

实验练习16 纵向配平系统的半物理仿真108

第四章 横侧向自动飞行控制系统112

4.1 横侧向自动飞行控制系统的控制方法112

4.2 滚转角控制系统设计和仿真113

4.2.1 滚转角控制系统的结构和数学模型113

4.2.2 滚转角控制系统设计114

4.2.3 滚转角控制系统设计和数学仿真实例114

实验练习17 滚转角控制系统 Simulink程序设计和数学仿真117

实验练习18 滚转角控制系统的半物理仿真119

实验练习19 具有侧滑角控制的滚转角控制系统的Simulink程序设计和数学仿真122

实验练习20 具有侧滑角控制的滚转角控制系统的半物理仿真123

4.3 航向（偏航角）控制系统设计和仿真126

4.3.1 航向控制系统的结构和数学模型126

4.3.2 航向控制系统设计127

4.3.3 航向控制系统设计和数学仿真实例127

实验练习21 航向控制系统 Simulink程序设计和数学仿真129

实验练习22 航向控制系统的半物理仿真实验练习130

4.4 横侧向轨迹控制系统设计和仿真133

4.4.1 横侧向轨迹控制系统的结构和数学模型133

4.4.2 横侧向轨迹控制系统设计135

4.4.3 横侧向轨迹控制系统设计和数学仿真实例136

实验练习23 横侧向轨迹控制系统的Simulink程序设计和数学仿真137

实验练习24 横侧向轨迹控制系统的半物理仿真139

第五章 电传操纵系统144

5.1 电传操纵系统的有关概念144

5.2 电传操纵系统设计构型和功能讨论145

5.3 俯仰轴电传操纵系统设计和数学仿真148

5.3.1 系统结构和数学模型148

5.3.2 升降舵操纵控制系统设计151

5.3.3 设计和数学仿真实例152

实验练习25 升降舵操纵控制系统的Simulink程序设计和数学仿真155

实验练习26 升降舵操纵控制系统的半物理仿真157

5.4 滚转轴电传操纵系统设计和数学仿真160

5.4.1 系统结构和数学模型160

5.4.2 滚转轴电传操纵系统的分析和设计161

5.4.3 滚转轴电传操纵系统的设计和数学仿真实例162

实验练习27 滚转轴电传操纵系统的Simulink程序设计和数学仿真165

实验练习28 滚转轴电传操纵系统的半物理仿真167

5.5 纵向运动的使用边界保护设计170

5.5.1 俯仰角边界控制设计和仿真170

实验练习29 俯仰角边界控制的Simulink程序设计和数学仿真174

实验练习30 俯仰角边界控制的半物理仿真179

5.5.2 高速边界控制182

5.5.3 迎角边界控制183

实验练习31 迎角边界控制的Simulink程序设计和数学仿真189

实验练习32 迎角边界控制的半物理仿真191

5.5.4 俯仰轴电传操纵系统控制律讨论194

附录一 符号的定义197

附录二 几种飞机的几何、质量和空气动力数据199

参考文献204