课程教学大纲.docx

《课程教学大纲.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程教学大纲.docx（5页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、课程教学大纲课程教学大纲课程基本信息（Course Information）课程代码 （Course Code）AV311*学时（Credit Hours）48*学分 （Credits）3（中文）飞行控制*课程名称 （Course Name）（英文）Flight Control of Aircraft课程性质 (Course Type)专业选修课 major elective授课对象 （Audience）Senior students, majoring in Aerospace Engineering授课语言 (Language of Instruction)中文 Chinese*开课院系

2、（School）航空航天学院 / School of Aeronautics and Astronautics 先修课程 （Prerequisite）飞行力学，自动控制原理 Flight Mechanics, Principle of Automatic Control授课教师 （Instructor）刘世前 (Shiqian LIU) 陆蓓 (Bei LU)课程网址 (Course Webpage)ftp:/ visiting name: liushiqian*课程简介（Description）（中文 300-500 字，含课程性质、主要教学内容、课程教学目标等）本课程是航空航天学院本科学生

3、的一门选修课，本课程主要内容包括：飞机刚体运动动力学，飞行稳定性和操纵性分析，飞行品质与设计规范，古典飞行控制设计方法，现代飞行控制设计方法，典型飞行控制系统，现代飞行控制技术等。通过该课程的学习，使得学生熟悉飞行控制的基本概念，能够运用飞行控制知识对基本动力学现象进行解译，熟悉飞行控制的基本设计理论和方法，并用之进行飞行控制律的设计，为今后从事飞行器控制系统设计、制造以及研究工作打下基础。*课程简介（Description）（英文300-500字）Flight Control of Aircraft is an elective course for the senior students

4、majoring in Aerospace Engineering. The contents focus on the following topics: rigid-body motion dynamics of airplanes, analysis of flight stability and performance, introduction of handling qualities and design rules, classical flight control design methods, modern flight control design methods, de

5、sign of the typical flight control systems, and some modern flight control technology, etc.By learning the course, students would be familiar with basic concepts of flight control, be able to interpret basic flight dynamics phenomena, and to design flight control laws by using basic flight control t

6、heory and methods. Students would have a strong foundation in flight control, which will benefit their future research work in this field.课程教学大纲（Course Syllabus）*学习目标 (Learning Outcomes)第 1 章 绪论本章通过探讨几个飞行控制问题，介绍飞行控制研究对象，从空气动力学、飞 行力学与性能及飞行控制关系入手，描述飞行控制这门课程在航空领域作用和定位； 然后简要介绍飞行控制发展进程；最后，介绍飞行控制的分类和研究方法等

7、，给学 生对飞行控制有一个总体印象。 该章掌握知识要点： (1) 飞行控制系统的组成； (2) 飞行控制系统基本设计方法； (3) 飞行控制与飞行动力学、空气动力学之间的关系。第 2 章 飞机的飞行性能本章介绍飞机运动涉及的典型坐标系，包括：机体坐标系、地面/惯性坐标系、 气流坐标系、稳定坐标系、航迹坐标系等。 该章掌握知识要点： (1) 坐标旋转变换的规则； (2) 典型坐标系之间的关系；第 3 章 飞机运动的静稳定和控制本章以飞机的纵向、横侧向运动动力学为对象，分析纵向、横侧向运动相关的 静稳定及其影响因素，以及驾驶员如何操纵飞机。 该章掌握知识要点： (1) 纵向定直飞行飞机力和力矩平衡

8、 (2) 纵向曲线飞行中附加气动力矩及其平衡 (3) 横侧向静稳定及力矩平衡 (4) 定常直线侧滑飞行飞机的侧力和力矩平衡 (5) 定常曲线飞行中侧力和力矩平衡第 4 章 飞机刚体运动动力学本章介绍现代飞机飞行动力学方程，假设飞机被视为刚体，从线运动和角运动 两个角度，依据牛顿第二定律、动量矩定理，建立现代飞机的 6 自由度模型。运用小扰动理论进行模型线性化，并以状态空间形式进行表示。运用纵横分离原理，将 6 自由度模型分解为纵向运动、横侧向运动两类 3 自由度运动模型。 该章掌握知识要点： (1) 刚体运动 6 自由度动力学方程，运动学方程； (2) 小扰动线性化设计方法； (3) 纵横分离

9、基本思想； (4) 纵向运动小扰动线性化动力学、运动学模型； (5) 横侧向运动小扰动线性化动力学、运动学模型。第 5 章 飞机运动的动稳定和控制 本章以飞机的纵向、横侧向运动动力学为对象，分析纵向、横侧向运动相关的 动稳定及其影响因素，考察纵向运动两个典型模态：短周期模态与长周期模态特征， 并分析操纵控制对纵向运动稳定性的影响。考察横侧向运动三个典型模态：滚转收 敛模态、螺旋模态、荷兰滚模态特征，并分析操纵控制对横侧向运动稳定性的影响。该章掌握知识要点： (1) 运动稳定性基本概念：静稳定、动稳定； (2) 运动模态基本形式：特征根为实根、复根及不同形式对应不同运动模态； (3) 纵向运动两

10、个典型模态：短周期模态与长周期模态特征,形成原因； (4) 侧向运动三个典型模态：滚转收敛模态、螺旋模态、荷兰滚模态特征,形成原因；(5) 初值输入对纵向运动、侧向运动典型模态的响应、操纵控制输入对纵向运动、 侧向运动典型模态及运动稳定性的影响。第 6 章 飞机飞行品质与设计规范飞行品质与设计规范 本章首先介绍飞行控制系统设计任务和目标，飞行品质 的基本概念(操纵性、稳定性及品质规范)以及飞行品质规范发展过程与规范要求， 包括：飞机三轴飞行品质，纵向飞行品质，横侧向飞行品质。重点讲述了飞机飞行 品质评价准则，包括：低阶等效准则，CAP 准则，C*准则，航迹稳定规范，横侧 向品质要求，控制系统的

11、稳定裕度等。 该章掌握知识要点： (1) 飞行品质等级划分及品质规范对飞机类型、飞行场域的划分； (2) 飞机飞行品质规范与飞行控制系统设计之间的关系； (3) 低阶等效拟配设计方法； (4) 纵向 CAP 评价准则含义与应用； (5) C*准则设计基本原理。第 7 章 古典飞行控制设计方法本章主要讲解飞行控制系统设计的古典方法，包括：根轨迹法，频域法，系统 的比例-积分-微分(PID)调节法等。其中，根轨迹法包括单回路和多回路根轨迹设计； 频域法主要是使用 Bode 图设计飞行控制律；系统的 PID 调节法主要是针对单输入 单输出（SISO）和多输入多输出(MIMO)系统的增益调参设计方法。

12、 该章掌握知识要点： (1) 单、多回路根轨迹设计方法与应用；(2) Bode 图设计飞行控制律； (3) SISO 和 MIMO 系统的增益调参设计. (4) 超前-滞后校正 (5) PID 控制设计 第 8 章 现代飞行控制设计方法 本章简要介绍现代飞行控制设计常用方法，包括极点配置、线性二次型最优控 制方法，进行现代飞行控制律设计。其中，极点配置不仅要掌握设计方法，而且要 了解极点选择与飞行控制系统的关系；线性二次型最优控制方法，如线性二次型调 节器。 该章掌握知识要点： (1) 极点配置法控制律设计； (2) 线性二次型调节器(LQR)。第 9 章 飞行控制实验教学本章主要介绍旋翼飞行

13、器飞行基本动力学建模，姿态、位置飞行控制设计，航 迹规划设计，以及综合运用经典、现代飞行控制设计方法，设计、仿真与飞行验证 双、四旋翼飞行控制。该章的内容是主要是将本课程所学习的内容在飞行验证平台 进行实践教学，拟提高学生对飞行控制的工程实践能力。 该章掌握实验要点： (1) 双旋翼姿态控制实验； (2) 双旋翼自动干扰系统(ADS)鲁棒镇定实验； (3) 四旋翼姿态控制实验； (4) 四旋翼悬停实验； (5) 四旋翼直线飞行实验； (6) 四旋翼航迹规划与跟踪实验； 以上实验内容根据学生掌握情况，进行分组实验。*教学内容、进度安排及要求(Class Schedule & Requiremen

14、ts)教学内容学时教学方式作业及要求基本要求考查方式绪论3 学时课堂课堂测试 课后习题独立完成作业成绩飞行性能 坐标系介绍3 学时 课堂课后习题独立完成作业成绩飞行静稳定 和控制6 学时课堂课后习题独立完成作业成绩飞机刚体运 动动力学6 学时课堂课后习题独立完成作业成绩飞机运动稳 定和控制9 学时课堂课后习题独立完成作业成绩飞行品质与 设计规范5 学时课堂课后习题独立完成作业成绩古典飞行控 制设计方法9 学时课堂课后习题独立完成作业成绩现代飞行控 制设计方法7 学时课堂课后习题独立完成作业成绩飞行控制实 验教学6 学时课后教学实 验实验报告团队协作报告成绩*考核方式(Grading)平时成绩

15、20% + 期中考试 30% + 期末考试 30% + 课程设计与实验 20% *教材或参考资料 (Textbooks & Other Materials)（必含信息：教材名称，作者，出版社，出版年份，版次，书号） 现代飞机飞行动力学与控制， 刘世前，上海交通大学出版社，2018，第 2 版， ISBN 978-7-313-12041-0 Flight dynamics and control of modern aircrafts, Shiqian Liu, Shanghai Jiaotong University Press, 2014, ISBN 978-7-313-12041-0其它（More）备注（Notes）备注说明：1带*内容为必填项。2课程简介字数为 300-500 字；课程大纲以表述清楚教学安排为宜，字数不限。