【正文】 器的比例增益、積分時間常數(shù)和微分時間常數(shù)。對于一個穩(wěn)定的系統(tǒng)來說，那些距離虛軸的距離比較遠(yuǎn)的極點，他們對應(yīng)的模態(tài)收斂速度很快，很快就達(dá)到穩(wěn)定，所以他們對于系統(tǒng)性能的影響僅僅限于系統(tǒng)響應(yīng)的初始階段，但是有些極點具有虛軸的距離比較近，他們對應(yīng)的模態(tài)收斂速度很慢，所以他們要達(dá)到穩(wěn)定，需要很長的時間。此時系統(tǒng)的兩個特征根為，兩個特征根都分布在實軸上，并且兩個實根不相等。由上面的定義可知，系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)和靜態(tài)性能指標(biāo)都是在單位階躍的輸入下定義的。陀螺儀中含有彈簧限制這個相對的轉(zhuǎn)動量，陀螺的轉(zhuǎn)子進度角度正好正比于彈簧的形變量。 飛機速度控制主要有三種方案，第一種是通過控制飛機的升降舵，改變飛機的俯仰角來控制速度；第二種是通過控制油門的大小，改變發(fā)動機的推力來控制飛機的速度；第三種是通過速度和俯仰角解耦的控制方案。飛機的傳感器主要是測量飛機的相關(guān)量，比如飛機的姿態(tài)角、位置、空速、飛機相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)信息，它將這些模擬量轉(zhuǎn)化為電信號或者光信號，輸送到飛控計算機，然后由飛控計算機進行操作。建立模型之后，對系統(tǒng)進行了開環(huán)和閉環(huán)的研究，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)雖然穩(wěn)定，但是動態(tài)特性和靜態(tài)特性都不能滿足要求，所以要設(shè)計控制器進行控制。 研究意義最近一百年間，飛機的發(fā)展可謂日新月異。 Fuzzy control。其次根據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，設(shè)計相應(yīng)的控制器，提高系統(tǒng)的性能。所以，美國從很早開始就開始研究高超音速飛行器，其中的X51項目從2010年開始試驗，但是失敗的次數(shù)大于成功的次數(shù)，其中很重要的一點因素就是飛行器的速度達(dá)到很大之后，飛行器的穩(wěn)定性會受到速度較大的影響，速度上的一點變化，就可能導(dǎo)致整個飛行器的不穩(wěn)定甚至直接墜毀，這說明高超音速飛行器的研制并不像想象的那么簡單。 研究內(nèi)容論文的主要工作是以控制飛機速度為中心，對飛機系統(tǒng)進行了建模和分析，根據(jù)分析的結(jié)果，設(shè)計了相關(guān)的控制器，通過Matlab軟件仿真后，實現(xiàn)了較好的控制效果，滿足了系統(tǒng)的性能指標(biāo)【3】。由于系統(tǒng)中存在著參數(shù)不確定性，所以傳統(tǒng)的控制方法很難對于所有的參數(shù)都滿足，在此基礎(chǔ)之上設(shè)計了智能控制器中的一種，模糊控制器，通過調(diào)節(jié)模糊控制器的參數(shù)，并在Matlab中仿真發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的性能指標(biāo)進一步得到提升，效果非常好，實現(xiàn)了控制的效果。②信號處理元件或者成為計算元件飛機中的計算元件的功能主要是轉(zhuǎn)換信號。因此如果要精確控制飛機的速度，必須對此系統(tǒng)進行解耦操作，這就需要在飛機的油門和自動駕駛儀之間增加相互交聯(lián)的信號，但是要想完全的解耦是不可能的，其系統(tǒng)框圖如下所示：圖3 通過解耦控制飛機速度對于飛機動力學(xué)模型，系統(tǒng)主導(dǎo)極點的理想阻尼比；特征參數(shù)為當(dāng)飛機飛行狀態(tài)中從中等重量巡航變成輕重量降落時。但是，控制信號的輸入信號一般是無法得到的，并且在實際控制系統(tǒng)中，存在著各種噪聲干擾，所以這就需要用其他的方法進行處理。用輸出信號穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù)（通常取5%或2%）作誤差范圍。對于典型二階欠阻尼系統(tǒng)來說，閉環(huán)系統(tǒng)的特征根在復(fù)域中表示如下：圖9 典型二階系統(tǒng)特征根和阻尼比、自然頻率的關(guān)系其中： (9)典型二階系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間可以表示如下： (10) (11)根據(jù)以上關(guān)系可知，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間和欠阻尼二階系統(tǒng)特征根實部的絕對值成反比，所以，特征根離虛軸的距離越大，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間越短；特征根離虛軸的距離越近，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間就越長。因為對于不同的值，開環(huán)系統(tǒng)的特征方程和特征根是一樣的，所以他們的動態(tài)特性完全系統(tǒng)，即上升時間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間完全系統(tǒng)。比例控制輸出的信號與系統(tǒng)的誤差成比例關(guān)系。col=39。endset(gca,39。,39。對應(yīng)不同的值，系統(tǒng)的特性不同，這與PID控制器的特性有關(guān)，因為PID控制器調(diào)節(jié)參數(shù)時，依賴于系統(tǒng)確定的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)的參數(shù)發(fā)生變化之后，系統(tǒng)的性能就要發(fā)生變化。這些規(guī)則是專家根據(jù)輸入的量，然后決定輸出量的大小來制定的。當(dāng)比例因子Ku過大，可能導(dǎo)致系統(tǒng)震蕩，當(dāng)量化因子Ku過小，系統(tǒng)的響應(yīng)時間過長。通過這段時間的學(xué)習(xí)，讓我了解了模擬飛機速度控制系統(tǒng)方面的專業(yè)知識，同時也懂了很多書本上沒有的知識，為以后的繼續(xù)學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。雖然畢業(yè)在即,但是通過這一段時間的共同學(xué)習(xí),心里更多了一份不舍,讓我們大家更加珍惜與回味這段友誼。但是根據(jù)題目的要求，在不同的K1值下，系統(tǒng)的性能都要保持比較好的水準(zhǔn)，所以，模糊控制器的優(yōu)點更加明顯，因此可以選擇模糊控制器。所以，在實際系統(tǒng)中，要選擇合適的量化因子Ke。其中，知識庫主要分為以下兩個方面：①數(shù)據(jù)庫知識庫中的數(shù)據(jù)庫中包含著模糊控制器對輸入信號的模糊化、模糊規(guī)則的制定、根據(jù)模糊控制信號得到實際控制信號的解模糊操作，比如系統(tǒng)的論域制定，隸屬函數(shù)的定義、模糊論域中各變量的范圍，模糊推理的規(guī)則等【19】。,20)。fontsize39。 [y,t]=step(sys1)。根據(jù)上面的分析，為系統(tǒng)設(shè)計PID控制器，系統(tǒng)的方框圖如下所示：圖21 PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由上圖知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下所示： (25)經(jīng)過調(diào)節(jié)PID控制器的參數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)比例系數(shù)Kp=5324,積分系數(shù)Ki=4840,微分系數(shù)Kd=，效果比較令人滿意。即 (23)由上式可知，反相電路的作用就是把將輸入信號倒相，因為根據(jù)前面的分析，比例電路、積分電路和微分電路的輸出信號與輸入信號符號相反，反相器可以放在三個電路的后面，使輸出信號與輸入信號的符號相同。 因此，分析高階穩(wěn)定系統(tǒng)時，主要考慮主導(dǎo)極點的影響。（3），欠阻尼。系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)如下所示：(Rising Time)：對于一個穩(wěn)定的系統(tǒng)，在系統(tǒng)的輸入端加入單位階躍信號之后，系統(tǒng)的輸出從10%上升到90%所花費的時間就是系統(tǒng)的上升時間。在本論文的飛機速度控制系統(tǒng)中，作動器接收飛控計算機的控制信號，經(jīng)過作動器的運動，改變系統(tǒng)的狀態(tài)，使系統(tǒng)的狀態(tài)滿足所需要的指標(biāo)，以實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制，在圖3中取。通過控制飛機油門的大小，改變發(fā)動機的推力來控制飛機的速度時，系統(tǒng)的控制框圖如下所示：圖2 通過油門大小控制飛機速度此方案的缺點是如果升降舵不發(fā)生變化，則達(dá)不到速度控制的預(yù)期目的。飛控系統(tǒng)的自測試裝置用來測量飛機的實時狀態(tài)信息，并判斷這些狀態(tài)是否是正常的狀態(tài)，假如檢測到不正常的狀態(tài)，自測試裝置就會做出相關(guān)的反應(yīng)，提醒飛行員檢查故障并且排除故障。根據(jù)前面的分析，調(diào)節(jié)了PID控制器的三個參數(shù)， 通過在Matlab中編程仿真，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的性能指標(biāo)得到提高。綜合來說，飛機速度控制的必要性主要有幾下幾點：由于現(xiàn)代航空業(yè)的發(fā)展迅速，各個機場的客流量越來越大，機場需要按照嚴(yán)格的時刻表對飛機進行調(diào)度，所以現(xiàn)在對飛機速度的精度要求提高了。高超音速飛行器不僅僅指飛機，它主要包括三個大類，第一類是高超音速的巡航導(dǎo)彈，第二類是高超音速的飛機，第三類是高超音速的航天飛機。畢業(yè)設(shè)計說明書 模擬飛機速度控制系統(tǒng)的分析與仿真 摘 要此次設(shè)計研究的內(nèi)容主要是圍繞模擬飛機控制系統(tǒng)，利用自動控制原理中的多種方法分析該控制系統(tǒng)的性能，比如系統(tǒng)的穩(wěn)定性，動態(tài)性能，靜態(tài)性能以及它們之間的相互關(guān)系，并且運用MATLAB軟件對該控制系統(tǒng)進行仿真，直觀的分析系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性的影響，來知道參數(shù)調(diào)節(jié)，讓系統(tǒng)具備良好的控制效果。高超音速飛行器的速度十分快，除此之外，飛行器的軌跡也沒有規(guī)律，難以預(yù)測，所以用相應(yīng)的攔截系統(tǒng)難以攔截。最近今年，超高速飛行器的概念逐漸被大眾所熟知，對于超高速飛機來說，飛機的速度很大，因此速度對系統(tǒng)穩(wěn)定的影響因子增大，所以必須要嚴(yán)格控制飛機的速度精度【2】。5. 根軌跡法對系統(tǒng)的控制器參數(shù)進行優(yōu)化。飛機上不同部分之間用不同的接口進行連接【5】。油門桿做階躍唯一的結(jié)果，往往是飛機的速度沒有發(fā)生變化，而俯仰角反而發(fā)生變化了。已知將三個參數(shù)代入到系統(tǒng)中，可以得到飛機模型的傳遞函數(shù)： (1)本文的主要目的是設(shè)計合適的控制器，對飛機的速度進行控制，使其能夠跟蹤給定的期望輸入信號，由于已知執(zhí)行器的傳遞函數(shù)和飛機動力學(xué)模型的傳遞函數(shù)，可以把執(zhí)行器和飛機動力學(xué)模型等效為一個被控對象，這個被控對象的傳遞函數(shù)表示如下： (2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以簡化為如下形式：圖5 模擬飛機速度控制系統(tǒng)等效結(jié)構(gòu)圖3模擬飛機速度控制系統(tǒng)性能分析及系統(tǒng)仿真控制系統(tǒng)的時域分析法是一種直接在時間域中系統(tǒng)的性能進行分析的方法，由于這種方法是直接在時域中進行分析，所以它具有直觀和準(zhǔn)確的優(yōu)點，并且能夠提供系統(tǒng)時間響應(yīng)的全部信息。(Peak Time)：系統(tǒng)加入階躍信號之后，其輸出信號超過其最終的值到達(dá)第一個峰值所需要的時間。此時系統(tǒng)的兩個根為，兩個特征根不在實軸上，并且兩個復(fù)根共軛。可以將高階的系統(tǒng)降階，降到普通的二階系統(tǒng)甚至一階系統(tǒng)，再用相應(yīng)的分析方法進行分析。其中PID控制器的經(jīng)典電路圖如下所示：圖20 PID經(jīng)典電路圖根據(jù)上圖可知，PID電路的傳遞函數(shù)可以表示為如下所示： (24)其中比例系數(shù)，積分系數(shù)，微分系數(shù)。此時。 plot(t,y,col(i))。,20)。grid on。②規(guī)則庫模糊控制規(guī)則集，即以“if…then…”形式表示的模糊條件語句，如……其中，和就是前面所說的模糊語言變量，,…,是的模糊子集，,…,是的模糊子集，,…,是u*的模糊子集。對于量化因子Kec來說，它把系統(tǒng)實際誤差的導(dǎo)數(shù)ec經(jīng)過一定的比例放大或縮小輸入到模糊控制器中。結(jié)束語論文中主要介紹了模擬飛機速度控制系統(tǒng)的工作原理、主要成就、數(shù)學(xué)模型，以及從時域角度分析系統(tǒng)的性能指標(biāo)、設(shè)計PID控制器并用根軌跡法對系統(tǒng)的控制器參數(shù)進行優(yōu)化，還根據(jù)系統(tǒng)的特點設(shè)計了模糊控制器等多種角度分別對模擬飛機速度控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進行穩(wěn)定性分析、穩(wěn)態(tài)性能分析、動態(tài)性能分析。 知識是人類進步的階梯，而我們登上階梯的領(lǐng)路人正是我們的老師。、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在這里，我衷心感謝那些曾經(jīng)傳授我們知識的恩師們，祝愿你們桃李滿天下。這學(xué)期來，通過查找資料、編寫程序、撰寫論文，鞏固并提高了我的自動控制理論方面的知識，相關(guān)技能、軟件掌握的越來越熟練。對于比例因子Ku來說，它把模糊控制器的輸出經(jīng)過一定的比例放大或者縮小直接控制被控對象。2．模糊控制規(guī)則的建立和模糊推理模糊控制器中，模糊規(guī)則是由多條規(guī)則通過“或”運算得到的。但是對于不同的值，系統(tǒng)的動態(tài)特性并不相同，當(dāng)=，系統(tǒng)的動態(tài)特性最好，超調(diào)量有4%，；當(dāng)=，系統(tǒng)的動態(tài)特性最不好，超調(diào)量為14%，調(diào)節(jié)時間為1s，并且根據(jù)系統(tǒng)的閉環(huán)零極點圖可知，是最佳阻尼比。time(s)39。 hold on。clc。(1)比例控制比例控制是自動控制中最簡單的一種控制器。，所以，此被控對象開環(huán)傳遞的