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第一章被控对象单旋翼直升机1

第一节 直升机概述1

一、直升机的类型1

二、旋翼的基本结构及其主要参数7

三、直升机的操纵原理16

四、直升机的主要特点19

第二节 桨叶的挥舞运动20

一、桨叶的自然周期挥舞20

二、旋翼在操纵下的挥舞运动27

第三节 直升机运动的动力学微分方程式39

一、坐标系39

二、直升机的运动参数及被控量40

三、直升机运动的动力学微分方程式42

四、作用在直升机上的力和力矩47

第四节 直升机运动的线性化方程组52

一、直升机在扰动下各运动参数的基本表达式52

二、直升机的总操纵输入量及其增量基本表达式52

三、直升机受扰后的线性化方程54

第五节 单旋翼直升机的稳定性分析56

一、稳定的基本概念和分析系统稳定性的基本方法56

二、直升机数学模型的简化57

三、直升机的特征方程58

四、直升机的稳定性分析60

(一)电位计67

一、测量元件67

第一节 控制器的基本元件67

第二章控制器的组成、原理和控制规律67

(二)变磁阻式传感器70

(三)单相自整角机78

(四)差动式自整角机82

(五)陀螺传感器85

(六)动力陀螺稳定平台94

(七)加速度传感器101

(八)气压式传感器104

二、常用的电子电路110

(一)微分电路110

(三)限幅电路112

(二)积分电路112

(四)软化电路114

(五)解调电路114

(六)调制电路117

(七)正交切除器119

(八)延时电路121

三、伺服电动机123

(一)直流伺服电机123

(二)交流伺服电机124

(三)磁滞电机126

四、测速发电机130

(一)交流测速发电机130

(二)直流测速发电机133

一、液压助力器135

(一)液压助力器的工作原理135

第二节 舵机和舵回路135

(二)液压助力器的特性分析136

二、舵机138

(一)电动舵机139

(二)液压舵机144

三、舵回路分析147

(一)铰链力矩对舵机的影响147

(二)线性舵回路分析153

(三)非线性舵回路的振荡线性化158

(一)舵机与操纵系统的并联165

四、自动控制系统与人工操纵系统的联接方式165

(二)舵机与操纵系统的串联167

第三节 自动驾驶仪的工作原理与控制规律169

一、自动驾驶仪的基本原理169

(一)自动驾驶仪应具备的基本职能169

(二)自动驾驶仪的基本组成170

(三)自动驾驶仪的基本工作过程172

二、自动驾驶仪的基本控制规律173

(一)比例式控制规律173

(二)积分式控制规律175

三、自动控制直升机纵向角运动的原理177

(一)比例式自动驾驶仪对直升机俯仰角的控制178

(二)积分式自动驾驶仪对直升机俯仰角的控制181

四、自动控制直升机侧向角运动的原理183

(一)自动控制直升机倾斜角的原理183

(二)自动稳定直升机航向的原理184

五、自动稳定高度和速度的原理188

第四节 阻尼器、增稳系统的工作原理和控制规律190

一、阻尼器的工作原理190

(一)纵向(俯仰)阻尼器190

(二)偏航阻尼器194

(三)横向(滚转)阻尼器195

二、增稳系统的工作原理196

三、控制增稳系统的工作原理199

(一)什么是电传操纵系统202

四、电传操纵系统简介202

(二)简单电传操纵系统的基本原理203

第三章几种直升机的控制系统210

第一节 АП—346Б自动驾驶仪210

一、工作原理与控制规律210

(一)航向通道210

(二)倾斜通道212

(三)俯仰通道215

二、部件介绍218

(一)操纵台218

(二)回零放大器218

(三)伺服放大器219

(六)备妥信号器(ВСГ)223

(五)速度传感器(КЗСП)223

(四)零位指示器(ΝН-4)223

三、АП-34Б 的主要特点225

第二节 SFIM PA112SC 自动驾驶仪227

一、几种基本工作状态的原理和控制规律227

(一)同步状态228

(二)稳定状态228

(三)控制状态230

二、转弯状态236

(一)航向的控制236

(二)协调转弯237

(三)3°/秒转弯状态239

三、气压高度定高240

(一)气压高度同步(基准状态的建立)241

(二)气压高度稳定241

四、多普勒稳定工作状态242

(一)为什么设置这一状态242

(二)多普勒稳定工作状态的特点242

(三)多普勒稳定工作原理243

五、自动过渡悬停状态245

六、主要元、部件特点介绍249

(一)飞行控制台249

(二)计算机250

(三)РА112SС 舵回路简介256

一、伺服机构放大器的原理电路图264

附录(Ⅰ) 几个基本插件的原理电路264

二、测速机放大器原理电路图265

三、同步放大器原理电路图266

四、最小值继电器原理电路图266

五、门限继电器总原理电路图269

六、配平控制放大器原理电路图270

七、步进继电器(软化放大器)原理电路图274

第三节 S—70直升机飞行控制系统简介275

一、S—70直升机的气动力特点275

二、飞行自动控制系统(AFCS)功能及方块图278

三、飞行自动控制系统(AFCS)的增稳(SAS)281

(一)模拟增稳系统(SAS1)282

四、飞行航迹稳定系统(FPS)287

(二)数字增稳系统(SAS2)287

五、数字计算机290

六、全动平尾系统293

第四章直升机控制系统的稳定性分析295

第一节 基本概念295

一、对象—直升机受扰后的动态过程(渡过过程)的可能形式295

二、直升机的短周期和长周期运动297

三、直升机有关稳定性(安定性)的飞行品质298

第二节 直升机线性控制系统稳定性分析299

一、直升机线性控制系统的数学模型299

(一)纵向运动的数学模型300

(二)横侧向运动的数学模型303

(一)直升机飞行控制系统纵向运动的稳定性分析308

二、直升机飞行控制系统的稳定性分析308

(二)直升机飞行控制系统横侧向运动的稳定性分析309

三、利用根轨迹法分析参数变化对直升机飞行控制系统稳定性的影响311

(一)讨论纵向运动控制规律中各参数变化对系统稳定性的影响311

(二)讨论横侧向运动控制规律中各参数变化对系统稳定性的影响314

第三节 驾驶员参与操纵对系统的影响322

一、“直升机—控制器”纵向俯仰角控制系统的动态结构图及其根轨迹322

二、“直升机—控制器”和“直升机—驾驶员”系统的动态结构图及其根轨迹324

三、驾驶员参与操纵时对系统稳定性的影响325

第四节 非线性因素对系统的影响327

一、间隙对系统稳定性的影响327

(一)物理概念解释328

(二)用描述函数法分析329

二、摩擦对系统稳定性的影响333

附录(Ⅱ) 关于利用 PC 机进行计算的程序及其使用说明337

一、代数方程求根程序(RT)337

二、线性系统根迹程序(RTLOC)337

三、具有延迟环节的系统的传递函数近似处理程序(ETS)339

四、描述函数法程序(FNSP)340

五、IBM—PC 机计算程序343

第五章控制器的使用与维护367

第一节 自动驾驶仪的典型故障367

一、系统参数不当引起的故障367

二、自动回零系统(АП—34Б型)的故障369

三、线路故障370

(二)角速度陀螺仪的故障371

四、部件故障371

(一)舵机部分的故障371

第二节 自动驾驶仪的空中使用372

一、稳定飞行372

二、转弯飞行373

(一)左、右转弯时旋翼产生的陀螺效应对直升机的影响不同374

(二)左、右转弯时桨叶自然挥舞对直升机平衡的影响不同375

(三)左、右转弯时所需功率不同376

三、垂直飞行377

四、悬停379

(一)保持悬停的条件379

(二)悬停时的所需功率380

(三)影响悬停的因素381

五、特殊情况下的处置382

(一)发动机停车后，直升机以旋翼自转状态下降和着陆以前，应断开控制系统382

(二)进入很强的大气湍流区，应断开控制器383

(三)对象直升机在空中发生强烈振动时，应及时断开控制器383

第三节 控制系统的地面维护387

一、保证控制系统良好的基本措施387

二、分析、判断控制系统故障的基本方法387

(一)系统故障检查程序表389

(二)故障树简介392

三、飞行控制器实物仿真——疑难故障的研究方法394

(一)简单介绍几种仿真设备的组成和要求396

(二)实物仿真的基本步骤400