基于MATLAB的商用飞机纵向最优控制飞行仿真系统

资 源 简 介

本项目实现商用飞机纵向运动的完整动力学仿真，集成气动建模、状态空间线性化及LQR最优控制器设计，提供高精度飞行轨迹与姿态控制分析，适用于航空动力学研究与教学演示。

详 情 说 明

商用飞机纵向运动最优控制动力学飞行仿真系统

项目介绍

本项目实现了一个完整的商用飞机纵向动力学建模与仿真系统。系统通过建立精确的纵向运动动力学模型，结合线性二次型调节器（LQR）最优控制算法，实现对飞机飞行姿态和轨迹的精确控制。该系统适用于商用飞机在各种飞行阶段（起飞、爬升、巡航、下降等）的仿真分析，为飞行控制系统设计和性能评估提供可靠平台。

功能特性

• 完整的纵向动力学建模：基于飞机气动参数和质量特性，建立非线性纵向运动方程
• 系统线性化处理：在工作点附近进行线性化，获得状态空间表示形式
• LQR最优控制器设计：设计最优反馈控制律，实现多目标优化控制
• 多飞行场景仿真：支持起飞、爬升、巡航、下降等多种典型飞行阶段仿真
• 实时状态监控：实时显示和记录飞机的高度、速度、迎角、俯仰角等关键参数
• 稳定性分析：提供系统稳定性分析和性能评估指标
• 三维可视化：动态展示飞机飞行姿态和轨迹变化

使用方法

1. 参数配置：根据具体飞机型号设置气动参数、质量参数和飞行初始条件
2. 控制目标设定：输入期望的高度、速度和俯仰角等控制目标
3. 仿真执行：运行主程序启动动力学仿真过程
4. 结果分析：查看时域响应曲线、控制量输出和性能评估指标
5. 可视化观察：通过三维动态演示观察飞机飞行轨迹和姿态变化

系统要求

1. 操作系统：Windows 10/11，Linux或macOS
2. 软件环境：MATLAB R2020b或更高版本
3. 内存需求：至少8GB RAM
4. 存储空间：至少1GB可用磁盘空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能流程，包括飞机动力学参数初始化、纵向运动方程建立、系统线性化处理、LQR最优控制器设计、微分方程数值求解以及仿真结果的可视化输出。该文件实现了从模型建立到控制仿真再到结果分析的完整闭环，通过协调各功能模块确保仿真过程的顺利进行，并生成包括时域响应、控制指令和三维动画在内的多种输出形式。