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ringler-gmbh Nr.:2350112 過濾網(wǎng)

ringler-gmbh Nr.:0350107 過濾網(wǎng)

自動(dòng)駕駛儀（autopilot）势嫁，是按技術(shù)要求自動(dòng)控制飛行器軌跡的調(diào)節(jié)設(shè)備，其作用主要是保持飛機(jī)姿態(tài)和輔助駕駛員操縱飛機(jī)甥轿。對(duì)無人駕駛飛機(jī)水芍，它將與其他導(dǎo)航設(shè)備配合完成規(guī)定的飛行任務(wù)。導(dǎo)上的自動(dòng)駕駛儀起穩(wěn)定彈姿態(tài)的作用呵寂，故稱彈姿態(tài)控制系統(tǒng)脆携。自動(dòng)駕駛儀是模仿駕駛員的動(dòng)作駕駛飛機(jī)的淫沧。它由敏感元件豌魏、計(jì)算機(jī)和伺服機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)飛機(jī)偏離原有姿態(tài)時(shí)院抛，敏感元件檢測(cè)變化唉私，計(jì)算機(jī)算出修正舵偏量，伺服機(jī)構(gòu)將舵面操縱到所需位置染突。

相關(guān)背景

自動(dòng)駕駛儀是按一定技術(shù)要求自動(dòng)控制飛行器的裝置捻爷。在有人駕駛飛機(jī)上使用，是為

自動(dòng)駕駛儀

了減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)份企，使飛機(jī)自動(dòng)地按一定姿態(tài)也榄、航向、高度和馬赫數(shù)飛行司志。在導(dǎo)上甜紫，起穩(wěn)定彈姿態(tài)的作用，故稱導(dǎo)姿態(tài)控制系統(tǒng)骂远。它與導(dǎo)上或地面的導(dǎo)引裝置交聯(lián)組成制導(dǎo)和控制系統(tǒng)囚霸，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和控制功能。

現(xiàn)代自動(dòng)駕駛儀的趨勢(shì)是向數(shù)字化和智能化方向發(fā)展激才。80年代以前拓型，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)由于工作時(shí)間短、工作環(huán)境條件惡劣（如很大的過載）等較少采用數(shù)字式自動(dòng)駕駛儀瘸恼。微型計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后劣挫，戰(zhàn)術(shù)開始采用數(shù)字式自動(dòng)駕駛儀。近代空戰(zhàn)中，自動(dòng)駕駛儀能以佳方式操縱戰(zhàn)斗機(jī)险悲，例如以短的時(shí)間飛到有利的位置湖生。在導(dǎo)攻擊目標(biāo)時(shí)，自動(dòng)駕駛儀與制導(dǎo)系統(tǒng)配合使能識(shí)別敵友培扳、分析敵情變化并作出優(yōu)決策澳敞。這就要求自動(dòng)駕駛儀具有智能的功能。

在現(xiàn)代軍事科學(xué)方面硫薇，自動(dòng)駕駛儀因可替代人駕駛飛機(jī)被應(yīng)用于無人機(jī)方面宴宠，包括無人定翼飛機(jī)和無人直升機(jī)等無人飛行器。使用MEMS慣性器件和定位系統(tǒng)相結(jié)合的GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)但治、使用自適應(yīng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等高級(jí)控制算法以及體積小重量輕集成度高都已經(jīng)成為了現(xiàn)代自動(dòng)駕駛儀的標(biāo)志碾危。

發(fā)展歷史

1914年，美國人斯派雷制成了電動(dòng)陀螺穩(wěn)定裝置习诬，成為了自動(dòng)駕駛儀的雛形丛铅。20世紀(jì)30年代，為減輕駕駛員長(zhǎng)時(shí)間飛行的疲勞零短，開始使用三軸穩(wěn)定的自動(dòng)駕駛儀壤趴，用于保持飛機(jī)平直飛行。

20世紀(jì)50年代瑞侮，通過在自動(dòng)駕駛儀中引入角速率信號(hào)的方法制成阻尼器或增穩(wěn)系統(tǒng)的圆，改善了飛機(jī)的穩(wěn)定性，自動(dòng)駕駛儀發(fā)展成飛行自動(dòng)控制系統(tǒng)半火。50年代后期越妈，又出現(xiàn)自適應(yīng)自動(dòng)駕駛儀，能隨飛行器特性的變化而改變自身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)钮糖。

20世紀(jì)60年代末梅掠，數(shù)字式自動(dòng)駕駛儀在阿波羅飛船中得到應(yīng)用。自動(dòng)駕駛儀種類很多店归，可按能源形式阎抒、使用對(duì)象、調(diào)節(jié)規(guī)律等分類∮榻冢現(xiàn)代自動(dòng)駕駛儀的趨勢(shì)是向數(shù)字化和智能化方向發(fā)展挠蛉。

現(xiàn)代自動(dòng)駕駛儀已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)，而且一般都是數(shù)字式自動(dòng)駕駛儀肄满。機(jī)載計(jì)算機(jī)能夠確定佳飛行路線谴古，包括爬升和下降等，并對(duì)油門和各控制翼面發(fā)出指令拭兢。各種*的顯示屏幕取代了種類繁多的儀表盤少镇，直觀地顯示出沿途檢驗(yàn)點(diǎn)和飛機(jī)航向等信息胯炊。

工作原理

自動(dòng)駕駛儀是用來穩(wěn)定與控制飛機(jī)角運(yùn)動(dòng)和重心運(yùn)動(dòng)的一種飛行自動(dòng)控制系統(tǒng)。其功用為 [1]  ：

1.按照駕駛員的意圖穩(wěn)定(或保持)飛機(jī)的飛行狀態(tài)效荷。

如穩(wěn)定飛機(jī)的姿態(tài)角回东，保持飛機(jī)的飛行高度和飛行M數(shù)等。例如密士，駕駛員常常通過自動(dòng)駕駛儀來穩(wěn)定飛機(jī)的姿態(tài)角作巡航水平直線飛行成吓。尤其遠(yuǎn)程民航機(jī)、運(yùn)輸機(jī)孙般、轟炸機(jī)以及殲擊機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)很重要切咸，以減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)。

2.執(zhí)行來串自動(dòng)駕駛儀中操縱臺(tái)的各種指令信號(hào)谊蚣。

由于自動(dòng)駕駛儀是并聯(lián)在飛機(jī)機(jī)械系統(tǒng)之中玲崩，所以當(dāng)自動(dòng)駕駛儀工作時(shí)，駕駛員不能推動(dòng)駕駛桿职鸟，因它們與自動(dòng)駕駛儀聯(lián)動(dòng)盟步。為此駕駛員必需通過自動(dòng)駕駛儀的操縱臺(tái)發(fā)出各種指令控制信號(hào)，此信號(hào)與敏感元件輸出的信號(hào)極性相反以其差值加到舵回路從而操縱舵面偏轉(zhuǎn)躏结，使飛機(jī)按照各種指令信號(hào)運(yùn)動(dòng)却盘。例如使飛機(jī)按給定的俯仰角爬高、下滑窜觉、改平谷炸；按選定的傾斜角轉(zhuǎn)彎北专；按選定的航跡飛行等禀挫。

3.自動(dòng)駕駛儀目前正朝綜合化多功能方向發(fā)展。

例如與地面無線電設(shè)備一起可組成自動(dòng)著陸系統(tǒng)拓颓，來完成飛機(jī)的自動(dòng)著陸等任務(wù)语婴。如波音-747等飛機(jī)上裝有自動(dòng)著陸系統(tǒng)。在轟炸機(jī)上還可同其它電子設(shè)備驶睦、軍械設(shè)備一起構(gòu)成自動(dòng)瞄準(zhǔn)投彈系統(tǒng)砰左。如F-105D戰(zhàn)斗轟炸機(jī)可利用自動(dòng)駕駛儀操縱飛機(jī)進(jìn)入目標(biāo)，機(jī)動(dòng)飛行投彈场航，脫離戰(zhàn)斗缠导，返航和著陸。在戰(zhàn)斗機(jī)上還可與機(jī)載雷達(dá)等設(shè)備構(gòu)成火力控制系統(tǒng)呼笨，當(dāng)機(jī)載雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后恋晃，就進(jìn)入自動(dòng)跟蹤目標(biāo)，并實(shí)施攻擊肪吁。它還可以同地形跟蹤雷達(dá)一起構(gòu)成自動(dòng)地形跟蹤系統(tǒng)陷立，這種系繞可使飛機(jī)貼著地形高速低空入侵肥寺，由于有地形的遮蔽，不易為雷達(dá)所發(fā)現(xiàn)柱炼。如F-111飛機(jī)上就裝有自動(dòng)地形跟蹤系統(tǒng)糯敢；可離地60米飛行。因此自動(dòng)駕駛儀不僅可用于民航機(jī)痒脊、運(yùn)輸機(jī)瞎弥、轟炸機(jī)；而且還可用于殲擊機(jī)驮觅、直升機(jī)和無人飛機(jī)等涡写。

自動(dòng)駕駛儀是通過飛機(jī)的升降舵副翼和方向舵三個(gè)主要操縱面來穩(wěn)定和控制飛機(jī)的。因而自動(dòng)駕駛儀也有與其對(duì)應(yīng)的俯仰廓握、橫滾和航向三個(gè)通道搅窿。通道之內(nèi)有相互交聯(lián)的信號(hào)(特別是橫滾和航向通道之內(nèi))。

下面我們僅以俯仰通道為例來說明自動(dòng)駕駛儀的工作原理隙券。

1.自動(dòng)駕駛儀穩(wěn)定飛機(jī)俯仰角的過程：

a.飛機(jī)處于平飛狀態(tài)飛機(jī)平飛時(shí)男应，俯仰電位計(jì)的電刷B在其中點(diǎn)，而給定電位計(jì)的電刷A也在中點(diǎn)娱仔，兩者電位相等沐飘，偏差信號(hào)為零升降舵不動(dòng)處于中立位置。

b.飛機(jī)偏離平飛狀態(tài)牲迫，產(chǎn)生俯仰角偏差信號(hào)當(dāng)飛機(jī)受到擾動(dòng)后耐朴，若飛機(jī)機(jī)頭上仰角，這時(shí)俯仰電位計(jì)與電刷A一道跟著飛機(jī)上仰(因電位計(jì)串聯(lián)在飛機(jī)上)盹憎，而電刷B則被垂直陀螺儀穩(wěn)定不動(dòng)筛峭。因此電刷A和B的電位不等，產(chǎn)生偏差信號(hào)陪每，其大小與俯仰角的偏差成比例影晓。

c舵面動(dòng)作，飛機(jī)逐漸恢復(fù)偏差信號(hào)放大器放大后檩禾，送至舵機(jī)捉瘟，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，一方面經(jīng)鋼索帶動(dòng)舵面向下偏轉(zhuǎn)蔑誓；另一方面又帶著返饋電位計(jì)的電刷C轉(zhuǎn)動(dòng)铲锭，直至返饋信號(hào)*低消偏差信號(hào)為止。這時(shí)舵機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)誉梳，從而產(chǎn)生一低頭為矩Mz欲华，在該力矩的作用下使得飛機(jī)和俯仰電位計(jì)逐漸向平飛位置恢復(fù)。

d.舵面逐漸回收盯萄，飛機(jī)又恢復(fù)到平飛位置由于飛機(jī)和俯仰電位計(jì)逐漸向平飛位置恢復(fù)仇韩，而電刷B仍被穩(wěn)定不動(dòng)則電刷A和B之間的偏差信號(hào)逐漸減小睁衰，當(dāng)返饋信號(hào)大于偏差信號(hào)時(shí)，輸入到放大器的誤差信號(hào)反相(即極性相反)塌纯，從而使得舵面逐漸回收蝴趾，電刷C又逐漸回到中點(diǎn)，后舵面又恢復(fù)到平飛時(shí)的中立位置隆肪，飛機(jī)又處于平飛狀態(tài)愿味。

2.通過自動(dòng)駕駛儀操縱飛機(jī)的爬高的過程

a.駕駛員給出爬高指令當(dāng)操縱飛機(jī)從平飛狀態(tài)改為爬高狀態(tài)時(shí)，駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)上的操縱旋鈕怀樟，使給定電刷轉(zhuǎn)動(dòng)功偿，這時(shí)電刷A和B之間所給出信號(hào)即給定俯仰信號(hào)。

b.舵面動(dòng)作產(chǎn)生抬頭的操縱力矩在給定信號(hào)的作用下往堡，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)械荷，一方面經(jīng)鋼索帶動(dòng)舵面向上偏轉(zhuǎn)；另一方面又帶動(dòng)返饋電位計(jì)的電刷C轉(zhuǎn)動(dòng)虑灰，直至返饋信號(hào)*抵消給定信為止吨瞎。舵面上偏產(chǎn)生上仰操縱力矩。

c.飛機(jī)逐漸向給定姿態(tài)過渡在上仰操縱力矩的作用下穆咐，飛機(jī)逐漸上仰颤诀，俯仰電位計(jì)及給定電刷A也隨飛機(jī)一起上仰，而電刷B仍被穩(wěn)定不動(dòng)对湃。這樣電刷A和B之間的偏差信號(hào)愈來愈小崖叫，于是返饋信號(hào)大于偏差信號(hào)，輸入到放大器的信號(hào)反相拍柒，使舵面逐漸回收心傀，電刷C逐漸向是點(diǎn)移動(dòng)。

d.飛機(jī)操縱到爬高狀態(tài)隨著飛機(jī)上仰到給定的俯仰角時(shí)坠街，電刷A和B之間的偏差信號(hào)為零种烫。返饋電位計(jì)的電刷C也回到中點(diǎn)，舵面又處于中立位置墅失，則飛機(jī)以給定的俯仰角爬高。

從上面自動(dòng)駕駛儀穩(wěn)定與控制飛機(jī)姿態(tài)角的過程看出：該過程就是自動(dòng)駕駛儀和飛機(jī)兩者相互作用的過程揭轰。一方面由自動(dòng)駕駛儀根據(jù)姿態(tài)角偏差的大小和方向去驅(qū)動(dòng)舵面筑渴，產(chǎn)生操縱力矩，對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生控制作用少炎；另一方面磕阱，飛機(jī)實(shí)際姿態(tài)角的變化，又反作用于自動(dòng)駕駛儀峡审，使其實(shí)際的姿態(tài)角與給定的姿態(tài)角之間的偏差信號(hào)減小情澈，從而減弱對(duì)飛機(jī)的控制作用屎谆。這就是飛機(jī)對(duì)自動(dòng)駕駛儀的反作用，或稱負(fù)返饋?zhàn)饔昧鏊觥＿@樣自動(dòng)駕駛儀與飛機(jī)組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)琐览，通常稱飛機(jī)--自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)。

產(chǎn)品分類

能源分類

自動(dòng)駕駛儀分為氣壓式柑土、液壓式蜀肘、電氣式或者是這幾種形式的組合。現(xiàn)代超音速飛機(jī)多安裝電氣（或電子）—液壓式自動(dòng)駕駛儀稽屏。氣壓式伺服機(jī)構(gòu)主要用于扮宠。

對(duì)象分類

自動(dòng)駕駛儀分為飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀和自動(dòng)駕駛儀。飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀多具有檢測(cè)飛機(jī)姿態(tài)角的敏感元件狐榔，能穩(wěn)定飛機(jī)的姿態(tài)角坛增。為了提高這種自動(dòng)駕駛儀的穩(wěn)定效果，可配合使用速率陀螺儀薄腻。戰(zhàn)術(shù)彈只需要穩(wěn)定角速度轿偎，其姿態(tài)角根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)而改變，因此被廓，在自動(dòng)駕駛儀中不設(shè)檢測(cè)角位置的敏感元件坏晦。巡航彈、戰(zhàn)略彈和運(yùn)載火箭需要穩(wěn)定姿態(tài)角嫁乘，在這些飛行器的自動(dòng)駕駛儀中仍有檢測(cè)姿態(tài)角的敏感元件昆婿。

算法分類

自動(dòng)駕駛儀的調(diào)節(jié)規(guī)律（即數(shù)學(xué)模型）表示伺服機(jī)構(gòu)的輸出量與被調(diào)參

自動(dòng)駕駛儀(飛機(jī)回路示意圖)

量之間的數(shù)關(guān)系。飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀依調(diào)節(jié)規(guī)律的不同分為比例式自動(dòng)駕駛儀和積分式自動(dòng)駕駛儀永努。比例式自動(dòng)駕駛儀是以伺服機(jī)構(gòu)輸出的位置偏移量（如舵偏角）與被調(diào)參量（如姿態(tài)角）的偏差成比例的原理工作的贞倒。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用很廣散苦，但在干擾作用下會(huì)產(chǎn)生靜態(tài)誤差紫颈。積分式自動(dòng)駕駛儀是以伺服機(jī)構(gòu)輸出的位置偏移量與被調(diào)參量偏差的積分成比例的原理工作的，它沒有靜態(tài)誤差奇嗽，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性差嘁汗，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用受到一定限制永音。

自動(dòng)駕駛儀按被調(diào)參量的性質(zhì)可分為位置式自動(dòng)駕駛儀揣恳、定向式自動(dòng)駕駛儀和加速度式自動(dòng)駕駛儀。位置式自動(dòng)駕駛儀的被調(diào)參量是飛行器的角位置（即姿態(tài)角）炭箭，伺服機(jī)構(gòu)的輸出量與姿態(tài)角的偏差成比例一膝。定向式自動(dòng)駕駛儀的被調(diào)參量是飛行器的姿態(tài)角速度，伺服機(jī)構(gòu)的輸出量與姿態(tài)角速度的偏差成比例菌司。加速度式自動(dòng)駕駛儀的被調(diào)參量是飛行器的法向加速度顾腊，伺服機(jī)構(gòu)的輸出量與法向加速度的偏差成比例粤铭。