歼击机纵向电传系统控制律设计及实验设计条件及相关参数：1、气动参数：重心H(m)MV(m/s)zezMM&qMeM0.33100001.5449.190.840890.0940723.453070.255171.1188216.47562、飞机纵向短周期运动方程eeeqezqzqMMMqM&&&&zVnzg3、设计条件飞机仅用平尾控制，e最大偏转角度取（+25~-30度）；不考虑飞机所受阵风干扰；舵机传递函数28000s+40s+8000；角速率陀螺240000s+184s+40000；结构陷波器22s+5.6s+3130s+52s+2700；助力器传递函数20s+20；过载滤波器5s+5；杆力传感器21600s+56s+1600；一、计算飞机纵向运动状态方程的特征值并求取C*传递函数，分析开环C*响应由纵向短周期运动方程得：1.3740.602938.54280.8409qMgMMMZVVZZgA&&16.45163.6257eeeMZMVZZgB&其中状态变量X=控制输入为俯仰角速度、法向过载传递函数如下：223.6257639.07222.214924.393916.451611.64792.214924.3939zeensssssqsssss将上述传递函数带入C*响应公式*COzVCnqg中，其中122/COVms，得：*222()3.6257639.072212216.451611.64792.214924.39399.82.214924.3939208.4313784.07672.214924.3939COzeeeVCsnsqsgssssssssssss二、采用显模型跟踪最优二次型方法进行最优设计1、选择最优设计时所用的开环构型●飞机纵向运动方程取为简化的飞机纵向短周期2阶模型，并以俯仰角速率q和法向过载zn分别为状态量1x和2x。根据设计条件，为了滤除法向过载传感器感受到的其他法向加速度干扰信号，加入低通滤波器环节325s+5xsxs，从而有3325+5xtxtxt&。●升降舵舵机及助力器的动态特征性以传递函数20/(s+20)近似等效。●选取C*响应理想模型*255()13.555mmeCsGsFsss●为实现空中飞行时的中性速度稳定，在正向通道中引入积分环节，其输入为理想模型与实际C*响应模型之差**6mxtetCtCt&。●由于不考虑飞机所受阵风干扰，开环系统中可不包括大气扰动数学模型。●考虑到飞行员操纵指令的随机信号特性，可以用以白噪声为输入的1阶成型滤波器表示，在开环系统中引入飞行员指令模型11egFsnss，从而有eegFtFtnt&。综上所述，得最优设计所用的开环构型：2、由开环构型得最优二次型的状态方程12345678()Ttxtxtxtxtxtxtxtxtx1xtqt*5mxtCt2zxtnt6xtetdt3xt*7mxtCt&4extt8extFt1234()()()()Ttrtrtrtrtr1()rtet2()rtetdt3()ertt4()rtut系统状态方程为：gtutnt12xFxt+G+G&响应向量方程为：ttutrHxD系统状态方程中：1.3740.6029016.4516000038.54280.840903.6257000005500000000200000000000100101000000055013.55500000001coVgF1000200000TG200000001TG0101000000001000001000000000000coVgH0001TD3、设计全状态反馈控制律显模型最优二次型设计方法原理：系统状态方程为：t12xFxt+Gut+Gηt&响应向量方程为：tttrHxDu最优二次型指标，即代价函数为：JttdtTrQr设计全状态反馈控制律ttuKx使上述J最小的最优控制问题可以转化为确定型的最优二次型问题，最优控制增益K可由下式给定：1()TTT1KDQDDQHGP式中P可通过解利卡提代数方程获得：0TT-1TT-1T11TTT-1TT-1T11F-G(DQD)DQHPPF-G(DQD)DQHHQHHQD(DQD)DQHPG(DQD)GP在取100000200000.10000100Q时，全状态反馈控制律ttuKx的反馈增益阵3.75620.03620.26241.67720.30740.14140.00960.0026K三、系统仿真验证由开环构型得SIMULINK仿真图如下：在系统中加入舵机、角速率陀螺和杆力传感器的高频环节动态特性以及平尾角度限制环节，并在正向通道加入结构陷波器，方针框图如下：1、利用C*准则评价：00.511.522.500.20.40.60.811.21.41.61.82C*时间响应边界图t/sC*/C*C*曲线位于I级飞行品质区域。2、利用频域俯仰角速率进行低阶等效系统单拟配：低阶等效系统传递函数：拟合曲线及适配参数包络图：CAP=2.111456CPA参数位于I级飞行品质区域。
