楊一棟編著的《直升機飛行控制(第3版自動控制
繫列課程國家優秀教學團隊精品教材)》從直升機飛
行控制的教學及工程實踐要求出發，論述了直升機飛
行控制的基本原理，姿態控制及軌跡制導技術。主要
內容包括直升機飛行動力學基本特性，直升機的數學
建模，增穩與控制增穩，姿態經典控制，顯模型跟蹤
自適應控制，自動飛行的現代飛行控制方法，直升機
的軌跡自主生成與制導，無人直升機的著艦控制技術
及光傳操縱繫統。
本書寫作宗旨是突出物理實質，從物理概念入手
解析直升機復雜的飛行控制理論，使工程設計方法有
據可循。由於控制方法力求與固定翼飛機的控制相對
照與銜接，因此內容深入淺出，便於理解與自學。
本書可作為飛行控制相關學科專業的本科生或研
究生的教材，也可供從事直升機飛行控制技術的人員
參考。

第1章 直升機的基本工作原理
1.1 緒言
1.1.1 直升機發展概況
1.1.2 直升機的分類
1.1.3 直升機的控制
1.1.4 主動控制技術在直升機控制中的應用
1.2 直升機旋翼氣動特性
1.2.1 直升機的組成
1.2.2 旋翼繫統的結構
1.2.3 旋翼的類型
1.2.4 旋翼基本參數
1.2.5 旋翼基本空氣動力特性
1.3 槳葉的揮舞運動
1.3.1 垂直飛行的均勻揮舞
1.3.2 前飛時的周期揮舞
1.3.3 揮舞繫數的物理解釋
1.4 直升機的操縱原理
1.4.1 直升機穩定與操縱基本概念
1.4.2 直升機的操縱機構
1.4.3 直升機的操縱特點
思考題
第2章 直升機飛行動力學
2.1 坐標繫及其轉換
2.1.1 地球坐標繫Oe-XeYeZe
2.1.2 地面坐標繫Oe-XEYEZE
2.1.3 機體坐標繫O-XYZ
2.1.4 速度坐標軸繫O-XaYaZa
2.1.5 機體坐標繫O-XYZ及地面坐標繫OE-XEYEZE之間的關繫
2.1.6 地理坐標與地面坐標的轉換
2.1.7 三維空間坐標繫之間的轉換
2.2 作用於直升機上的氣動力及氣動力矩
2.3 直升機的平衡動力學
2.3.1 直升機的平衡方程
2.3.2 直升機懸停時的平衡
2.3.3 直升機平飛時的平衡
2.4 直升機的穩定性與操縱性
2.4.1 直升機的縱向靜穩定性
2.4.2 直升機的航向靜穩定性
2.4.3 直升機的橫滾靜穩定性
2.4.4 直升機的阻尼特性
2.4.5 直升機的操縱性
2.5 直升機運動方程
2.5.1 直升機動力學方程
2.5.2 小擾動線性化方程
2.5.3 自然直升機性能分析
2.6 小型無人直升機動力學建模及物理特性分析
2.6.1 直升機增穩動力學結構
2.6.2 數學模型的建立
2.6.3 增穩動力學的狀態空間模型
2.6.4 小型直升機增穩動力學的結構
思考題
第3章 直升機的增穩與控制增穩繫統
3.1 直升機結構圖形式的數學模型
3.2 增穩與控制增穩繫統原理及設計方法
3.2.1 增穩與控制增穩繫統工作原理
3.2.2 增穩繫統設計方法
3.3 典型控制增穩繫統結構分析
3.3.1 具有漏洩積分器的增穩繫統
3.3.2 具有姿態角微分信息的控制增穩繫統
3.3.3 一種重型直升機的控制增穩繫統
3.3.4 有前後兩旋翼的重型直升機的控制增穩繫統
3.3.5 具有高度自動化水平的重型直升機的控制增穩繫統
3.3.6 具有模型跟蹤的控制增穩繫統
思考題
第4章 直升機顯模型跟蹤控制繫統
4.1 顯模型跟蹤解耦自適應控制繫統設計
4.1.1 基本MFCS工作機理
4.1.2 顯模型的設計
4.1.3 控制陣G3的設計
4.2 繫統的跟蹤性能及解耦機理分析與仿真驗證
4.3 繫統參數優化
4.3.1 控制陣G3的增益陣R的選取
4.3.2 G4陣的選取
4.3.3 G1，G2，G5陣的選取
4.3.4 顯模型帶寬的選取
4.3.5 采樣周期的選取
4.4 性能評估
4.4.1 跟蹤性能
4.4.2 解耦性能
4.4.3 魯棒性
4.5 具有非線性特性的顯模型跟蹤繫統的控制策略
4.6 基於MFCS的直升機協調轉彎控制
4.6.1 直升機航向協調控制模態結構配置
4.6.2 航向協調控制的動特性響應
思考題
第5章 直升機自動飛行控制繫統
5.1 直升機自動飛行控制一般結構
5.2 各類自動飛行模態一般控制律
5.2.1 三軸姿態保持模態
5.2.2 空速保持模態
5.2.3 地速保持模態
5.2.4 自動懸停模態
5.2.5 氣壓高度保持模態
5.2.6 航向保持模態
5.2.7 自動區域導航模態
5.2.8 對目標的自動航向修正模態
5.2.9 垂直速度保持模態
5.2.10 自動飛行控制繫統結構
5.3 基於MFCS的自動飛行模態設計
5.3.1 外回路結構配置
5.3.2 傳遞矩陣T的確定
5.3.3 外回路FCS Iu,v,h,ψ控制律設計
5.3.4 FCS Iu,v,h,ψ性能驗證及分析
5.3.5 Fcs lu,v,h,抗氣流擾動特性
5.4 直升機自動過渡飛行控制繫統設計
5.4.1 高度的自動過渡
5.4.2 前向速度的自動過渡
5.4.3 按指數規律拉平
5.4.4 自動過渡的高度與速度控制繫統
5.4.5 自動過渡控制繫統的性能
思考題
第6章 直升機現代飛行控制技術
6.1 引言
6.2 高增益控制陣解耦的顯模型跟蹤控制繫統設計
6.2.1 高增益顯模型跟蹤繫統
6.2.2 控制陣解耦的內回路結構
6.2.3 設計舉例
6.2.4 數字仿真驗證
6.2.5 外回路設計
6.3 隱模型解耦控制繫統設計
6.3.1 引言
6.3.2 隱模型解耦控制的結構配置
6.3.3 狀態反饋陣和前饋補償陣的設計
6.3.4 內回路設計的仿真驗證
6.3.5 隱模型解耦控制外回路設計
6.4 H∞回路成形控制設計
6.4.1 H∞回路成形控制的基本結構配置及設計方法
6.4.2 內回路的設計指標
6.4.3 外回路設計技術
6.4.4 H∞回路成形內回路設計舉例
6.5 基於顯模型的飛行軌跡制導繫統設計
6.5.1 控制器設計
6.5.2 仿真與分析
思考題
第7章 直升機軌跡生成與制導
7.1 引言
7.2 制導繫統的一般結構
7.3 直升機艦上起飛過程及軌跡生成
7.3.1 ZE軸的軌跡生成
7.3.2 XE軸的軌跡生成
7.4 直升機著艦過程及軌跡生成
7.4.1 返航進場階段軌跡生成
7.4.2 降落段軌跡設計
7.5 直升機起降自主飛行的仿真驗證
7.5.1 LQR顯模型飛控繫統設計
7.5.2 自主起飛軌跡跟蹤仿真
7.5.3 返航進場段軌跡跟蹤仿真
7.5.4 著艦降落段軌跡跟蹤仿真
思考題
第8章 無人直升機進場著艦軌跡制導繫統
8.1 無人直升機三維基準軌跡的生成
8.1.1 直升機及艦在不同坐標繫中的運動軌跡
8.1.2 無人直升機三維期望基準軌跡表達式
8.1.3 基於著艦點的三維期望軌跡的生成
8.2 無人直升機進場著艦三維制導繫統結構
思考題
第9章 直升機光傳操縱繫統
9.1 光傳飛行控制繫統概述
9.1.1 光傳操縱繫統發展及研究現狀
9.1.2 光傳操縱繫統總體配置
9.2 光傳操縱繫統的關鍵技術
9.2.1 光傳操縱繫統的關鍵組件
9.2.2 光纖數據總線技術
9.2.3 光傳餘度技術
9.3 光纖多路復用技術
9.3.1 空分復用
9.3.2 時分復用
9.3.3 波分復用
9.3.4 時分波分聯合復用
9.4 直升機上的光傳操縱繫統
9.4.1 直升機光傳操縱繫統結構配置
9.4.2 直升機顯模型光傳操縱繫統驗證
思考題
附錄A 某型無人直升機小擾動線性化數學模型
附錄B UH一60直升機動力學模型
附錄C 某10kg級模型直升機非線性全量數字模型
參考文獻