题目：大型民机操纵舵面故障主动容错策略研究

大型民机对飞行安全可靠性有很高的要求，因此飞行控制系统需要对操纵舵面出现故障时有良好的容错策略，恢复飞机正常情况下的飞行性能。基于这个目标，本论文研究了大型民机在升降舵出现故障后飞机纵向控制的重构策略，以及当副翼和方向舵出现故障情况下横侧向的重构策略，并且分析了重构以后的飞机姿态控制性能变化。本论文的研究工作按照飞机纵向和横侧向控制详细分为以三个研究内容：

1. 建立在正常情况下大型飞机纵向的动力学方程，分析升降舵故障对飞机动力学方程的影响。本文假设了当升降舵出现故障情况下不能提供力矩，即处于浮松状态，在此基础上建立了故障后飞机的具有一般形式的线性状态方程。建立在正常情况下飞机横侧向的动力学模型，分析了副翼以及方向舵故障对飞机动力学方程的影响。本文假设了副翼和方向舵出现两种故障情况——浮松和卡死，建立了在故障情况下飞机的具有一般形式的线性状态空间方程。

2. 纵向控制以对俯仰角的响应作为状态空间方程的输出，设计了在正常情况下飞机纵向的闭环控制律，其本质是一个PI控制器。利用经典模型跟随理论以及自适应控制算法，设计在飞机在升降舵故障后的闭环控制律，具有一般的形式。在升降舵故障比较严重，剩余完好的升降舵提供较少的俯仰力矩情况下，引入了水平安定面提供额外的补偿力矩，并且提出了性能提升系数作为何时引入水平安定面的一个判断依据。同时，本论文还尝试性探究了大型民机在升降舵出现故障以后利用外副翼做补偿，分析其对纵向俯仰角响应性能的提升。仿真结果显示，利用模型跟随设计出来的重构算法使得飞机纵向控制在故障情况下依然能保持较好的操纵能力。

3. 横侧向控制以侧滑角和滚转角作为直接输出，控制任务是完成飞机的协同转弯。设计了在正常情况下飞机横侧向的闭环控制器。利用模型跟随理论，设计了在横侧向控制舵面出现故障的闭环控制律，补偿故障舵面卡死引起的影响 ，具有一般形式。在副翼卡死较为严重时横侧向重构过程还引入了扰流板来提供滚转力矩。仿真结果表明了横侧向重构控制策略对于副翼故障和下侧方向舵故障有良好的跟随任务性能。