第一部分 教学用飞行控制原理实验系统介绍

1 系统用途

系统全称为“飞行控制原理实验系统”，该系统标配飞行控制系统控制器一套、A380模型飞机一架，飞行控制状态展示板一个。其中控制箱分别为展板和飞机提供60A直流电源，飞机上装有8组舵机和4组高质量涵道发动机，展板上配备有4组舵机、2组高速航模电机以及控制板和显示器。该系统能够完成一系列飞行控制实验，有助于学生理解、熟悉、掌握惯性飞行控制原理、技术。也可以满足其它专业如飞行技术、航海技术、技术、测绘技术等不同专业的惯性导航技术的科研和教学的使用。该系统为飞行员的基础教育提供了一个非常好的平台，让学生多角度全方位的理解飞机飞行过程中的状态变化，使学生对于飞机飞行控制有加深入全面和直观的理解。飞行控制系统简称“飞控系统”。它是以飞机为被控对象的控制系统，主要是稳定和控制飞机的姿态和航迹运动。实施对飞机操纵面(舵面)的控制，从而实现对飞机飞行姿态/方位、飞行航迹、空速/Ma数、气动构形、乘坐品质、结构模态等的操纵控制。飞行操纵系统主要由三部分组成：主操纵系统、辅助操纵系统和 告系统。该实验装置主要模拟了A380空客飞机的主要操纵系统。主操纵系统包括副翼、方向舵和升降舵，用以改变或保持飞机的飞行状态。主操纵系统主要用于操纵飞机绕三个转轴的运动。副翼用于操纵飞机绕纵轴的滚转运动；升降舵用于操纵飞机绕横轴的俯仰运动；方向舵用于操纵飞机绕立轴的偏航运动。通过此实验可掌握以下主要知识和技能，包括： 1、飞行控制系统的结构、功能、特性、工作原理以及在飞行中的具体应用；2、主操纵系统的结构、功能、特性、工作原理以及在不同飞行阶段中的具体作用；3、ECAM仪表的显示内容和读识；4、A380空客飞机的方向舵、升降舵、副翼和引擎油门的使用；5、飞机在不同飞行姿态的操纵及仪表读识。6、学习飞行原理基础知识，掌握平飞，爬升，下降，盘旋四个过程中主要的公式原理。

2 功能特点

（1）较低的价格，可以让众多学生同时动手实验，国内飞行控制教学和实验进入普及化时代；（2）专业定制实验教学平台，可做定量实验，好的掌握飞行控制原理和飞行技术；（3）提供全面的相关教学和实验配套服务，减轻教师的负担；（4）集成度高，包含了飞机主要控制部件；（5）实验覆盖全面，从单一运动传感器实验到所有运动传感器融合的综合实验；（6）通过自身在国内相关领域的技术，实现惯导/航姿/运动传感实验室方案的不断升级，真正使高校教学/实验/科研水平跟上技术发展的潮流；（7）可为学校量身定做相关实验系统；

3 实验设备

图1-1 实验设备示意图

3.1 飞行控制实验控制器

控制器尺寸为150mm*160mm*280mm。通过串口与计算机和飞机（或展示板）通信。同时为其提供12V/60A的稳定的直流电。图1-2 飞行控制实验控制器

3.2 飞行控制状态展示板

展示板采用透明高强度亚克力板作为平台，同时展示飞机上4路舵机通道和2路发动机通道的状态，对飞机的飞行过程中各个执行部件的状态进行直观展示。同时展示板上还有一块控制器，控制器上配备分辨率为320*240的3.2寸液晶屏，对飞机各个通道的控制量有数值显示。 图1-3 飞行控制状态展示板

3.3 空客A380飞机模型

采集控制器通过USB或串行接口连接计算机实现航姿模块信号的采集与电动转台的测量控制。 图1-4 空客A380飞机模型第二部分 实验平台相关软件介绍

1 飞行控制软件

飞行控制软件功能丰富，该软件基于LabView开发，功能丰富强大，界面直观友好，操作简单易学，是学生进行实验操作时易用的平台之一。同时，考虑学生实验过程中计算的复杂性，我们还增加了公式计算部分，并且按照公式格式进行编辑，在方便学生计算的同时，让学生对公式有加清楚的认识。软件中对俯仰、滚动、方向以及引擎进行了控制。并在控制板，飞机，以及LCD屏幕和软件ECAM图中实时显示。图2-1 控制软件截图在软件操作方面，学生可以通过操纵滑杆，实现对飞机副翼，水平尾翼和垂直尾翼，以及引擎的实时控制。通过ECAM表观察仪表结构和变化情况。并且通过相关的飞机飞行状态的计算公式，可以对飞机飞行原理有基本的认识。通过理论结合实践，提升学生对于飞行控制的感性认识和理性认识。

1 硬件连接

2 软件操作

 

第三部分 实验方案介绍

转台上的IMU，能够输出以下数据：包括线加速度、角速率、磁阻、四元数和姿态角。基于这些数据的采集，我们目前设计了以下实验。目前较为完善的实验方案主要有：

实验编号	实验名称
1	飞行控制系统实验一
2	飞行控制系统实验二