从飞控说到跑题

简单版的编程语言翻译如下：
驾驶员：“现在飞行姿态交给电脑控制了。”
姿态电脑：“明白”
陀螺仪：“飞机向右偏（滚转）了。”
姿态电脑：“现在调姿，副翼左边下降15度，右边上升20度。”
副翼：“左边下降15度，右边上升20度。”
陀螺仪：“飞机不偏了。”
姿态电脑：“副翼左右调成0度。”
副翼：“左右调成0度。”

简单升级版：
驾驶员：“现在飞行姿态交给电脑控制了。”
姿态电脑：“明白”
陀螺仪：“飞机向右偏（滚转）了15度。”
姿态电脑：“偏航角度较大，现在调姿，副翼左边下降15度，右边上升20度。”
副翼：“左边下降15度，右边上升20度。”
陀螺仪：“飞机向右偏（滚转）了5度。”
姿态电脑：“偏航角度较小，现在调姿，副翼左边下降5度，右边上升10度。”
副翼：“副翼左边下降5度，右边上升10度。”
陀螺仪：“飞机不偏了。”
姿态电脑：“副翼左右调成0度。”
副翼：“左右调成0度。”

中级版
驾驶员：“现在飞行姿态交给电脑控制了，升降舵做大不得超过20度~。”
姿态电脑：“明白”
陀螺仪：“飞机向右偏（滚转）了15度。”
姿态电脑：“偏航角度较大，现在调姿，副翼左边下降15度，右边上升20度。”
副翼：“左边下降15度，右边上升20度。”
陀螺仪：“飞机向右偏（滚转）了5度。”
姿态电脑：“偏航角度较小，现在调姿，副翼左边下降15/15*5度，右边上升20/15*5度。”（没看懂的下面会有解释）
副翼：“副翼左边下降5度，右边上升10度。”
陀螺仪：“飞机不偏了。”
姿态电脑：“副翼左右调成0度。”
副翼：“左右调成0度。”

高级版
驾驶员：“现在飞行姿态交给电脑控制了，我要飞稳点。”
传感器A：“发现飞机左侧比右侧重XXX斤。”
传感器B：“飞机现在速度XXXm/s。”
传感器B：“飞机攻角XXX度。”
………………
姿态电脑：“明白，让我先计算下，根据升力公式L=1/2ρv2sCl,要想两边平衡需要将副翼左边下降XXX度，右边上升XXX度。”
副翼：“左边下降XXX度，右边上升XXX度。”
副翼传感器：“副翼已左边下降XXX度，右边上升XXX度”
………………
驾驶员：“现在我控制飞行姿态，电脑你辅助。”
姿态电脑：“明白！辅助模式。”
驾驶员：“向左20度。”
姿态电脑：“明白！向左20度超过飞机设计值做大的允许值15度，现在自动调整连续向右15度。”
驾驶员：“现在回正平飞。舒适点~”
姿态电脑：“明白！舒适点=加速度不大于XG,满足这个条件下，左右副翼需要调整角度是XX度，调整时间是XX秒”
等等

终极版
姿态电脑：“驾驶员，你走开。再敢用你的脏手摸我，我就把你丢出去！”

现在开始解释以上语句：
驾驶员：“现在飞行姿态交给电脑控制了。” 驾驶员：“现在我控制飞行姿态，电脑你辅助。”这两句很重要，这是给电脑的权限！曾经有飞机在起飞的时候，电脑和飞行员抢夺飞机控制权而悲剧的例子。所以电脑的权限必须是可物理切断的，不然请看下面的例子：《浙江日系车刹车失灵以130公里时速驶到上海撞停》（网址：http://news.sina.com.cn/c/2012-12-04/134025727526.shtml）。

姿态电脑：“明白”
电脑必须明确告诉驾驶员，它现在是自动驾驶还是辅助驾驶或者在旁边只看不帮忙。这是避免飞行员误判的基本。

陀螺仪：“飞机向右偏（滚转）了。” 传感器A：“发现飞机左侧比右侧重XXX斤。”
当控制电脑从传感器中读出异常数据时（异常数据可能包括姿态，重量，速度，攻角等），会按照内在程序开始运作。运作方式有可是：告警，自动调姿等。

传感器A：“发现飞机左侧比右侧重XXX斤。”传感器B：“飞机现在速度XXXm/s。”传感器B：“飞机攻角XXX度。”
……
姿态电脑：“明白，让我先计算下，根据升力公式L=1/2ρv2sCl,要想两边平衡需要将副翼左边下降XXX度，右边上升XXX度。”
精华来了，比较简单版，升级版，中高级版可以发现。真正的区别在于电脑的控制方式（或计算方式）。从最简单的，左边偏了就向右调。右边偏了就向左调。到复杂的，会整体的考虑飞机的设定的各种极限值。再复杂些，根据气动外形的各项数据去调整飞机姿态，辅助驾驶员控制。

跑个题，设计静稳定静净不稳定飞机的主要原因是：飞机在进入超音速飞行时，飞机重心会向后移动。如果飞机航速大部分集中在音速以下，那么我们可以按照音速以下飞机重心来设计飞机（静稳定）。要是基本都在音速以上，那么我们可以按照音速以上重心的位置设计飞机（静不稳定）。其他时候，我们可以用电脑来辅助驾驶。让我们回头看看升力公式：

飞机想要定速定高巡航必须满足，升力=重力，拉力=阻力。单从升力=重力来说，重力我们可以知道的（起飞重量-燃油消耗），升力是要计算的。升力计算公式里面的CL是升力系数，这个系数是反推出来的。通过风洞，吹出升力，求出的升力系数。而且不同速度，不同翼型，不同攻角。升力系数都会变化。你没有这些东西就做不了精确的控制。所以看一个飞控的好坏关键在于它能把飞机控制到什么地步。当然有一个悖论，程序越庞大越不保险，对控制计算机的要求越高。越简单越保险越安全……

顺便吐槽下什么崇拜电传4余度，白裤衩的亲。以上全称是：三轴四余度数字式电传/主动控制系统。这个是一个概念，单纯做到三轴数字式电传的话，淘宝好一点的飞控模板都做得到（模型飞机的接收器是接收数字信号的哦，所以可以叫数字式电传）……四余度是在一个系统内说至少要发生4个或者4个以上的故障这个系统才完蛋。不是说余度越大越好的。我给你一个自行车，为了让它不倒，我加了20公斤的设备。为了让他能有四余度，我加个80kg的设备，造价80万，你要吗?战斗机是消耗品，何必呢，关键设备有合理的余度就好了。

又跑题了，对不起。回归本文。
副翼：“左边下降XXX度，右边上升XXX度。”
副翼传感器：“副翼已左边下降XXX度，右边上升XXX度”
这里可以看出其实一个飞行姿态系统有好多个小系统构成。比如副翼他就是一个带反馈的闭环系统。

结束语：
没有结束语，楼主已准备好防护装具，大家来拍吧……我今天晚上有事，不能回复大家了。错误较多，希望各位大牛慢慢拍，谢谢！
本人硕士毕业，专业MSc Systems Engineering & Engineering Management。自学了点飞控，所以来显摆显摆。如能给楼主提供全套防护装具，搬砖请勿吝啬。现在我是一个从事建筑节能的新人，理论不能联系实际一切全凭乱猜。要是有错字请见谅，上班悄悄打的~

飞控全称大概叫飞行控制系统，咳咳，让我先跑题讲讲什么叫控制系统。控制系统是由相互关联的元件按一定的结构构成的，它能够提供预期的系统响应。系统分析的基础是线性系统理论，它认定系统各部分之间存在因果关系。因此受控元件、受控对象或者受控过程可以用下图来表示：（以上抄自Richard C.Dorf "Modern Control System"）

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2014-6-23 16:47 上传

控制系统可以分成2大类：开环控制系统和闭环控制系统，详见下图。

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2014-6-23 16:47 上传

开环闭环的区别在于有没有反馈信号。让我们来举个简单的例子：炮兵打靶。上级要求：打二发。炮兵打完二发收工的叫做开环控制。闭环就是，打好第一发发现偏高了，第二发向下修正一下。换个生活中例子，开环控制就是灯具的开关，按一下就开。但是灯具本身开没开，开关是不管的。闭环控制就是骑自行车，需要修正行进的方向与速度。

OK，回归正题。不管是哪种控制系统都应该有以下三个部件：控制器，执行器，受控对象。对于飞行姿态控制系统来说（不是科班出身，不知道飞控都包括什么。至少飞行姿态一定是里面的项目），控制器=控制电脑（不清楚，我猜的），执行元件（各个舵面：副翼，襟翼，升降舵，方向舵，前缘襟翼，前缘缝翼等），受控对象当然就是飞机本身了。

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2014-6-23 16:47 上传

感谢凤凰网提供的飞机的飞行操纵面图（网址：http://finance.ifeng.com/news/20090615/793887.shtml）

我好像忘记了什么，哦，对了。飞行姿态控制应该是闭环的，不然飞机飞偏了，飞行控制系统只是调了一下至于飞机最后怎么样它一概不管，这样的系统我们要它做什么？既然是闭环系统，那么它的反馈系统就应该是陀螺仪等监测飞机飞行姿态的设备。

言归正传，从硬件角度来说。飞行姿态的控制系统的好坏取决于以下几点：
1、飞行姿态控制电脑的运算速度，能耗等。（飞机供电是有限，耗能大小也很重要的）
2、飞行操纵面的选择（太大太重，太小反应速度就慢。）
3、飞行姿态监测系统的灵敏度（陀螺仪的精度等）
4、其他我不知道，但是事实存在的问题。

从软件来说，对于一个飞行姿态控制系统可以写的很复杂，和可以写的很简单。简单的飞控程序淘宝800元有售（带定速定点巡航，自动调姿等。朝鲜买了这个就不担心无人机飞不回来了。），复杂的取决于你想让他有多复杂就能多复杂。

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2014-6-23 16:47 上传

我不是给A大做广告，但是飞控方面确实多谢A大启发。

简单版的编程语言翻译如下：
驾驶员：“现在飞行姿态交给电脑控制了。”
姿态电脑：“明白”
陀螺仪：“飞机向右偏（滚转）了。”
姿态电脑：“现在调姿，副翼左边下降15度，右边上升20度。”
副翼：“左边下降15度，右边上升20度。”
陀螺仪：“飞机不偏了。”
姿态电脑：“副翼左右调成0度。”
副翼：“左右调成0度。”

简单升级版：
驾驶员：“现在飞行姿态交给电脑控制了。”
姿态电脑：“明白”
陀螺仪：“飞机向右偏（滚转）了15度。”
姿态电脑：“偏航角度较大，现在调姿，副翼左边下降15度，右边上升20度。”
副翼：“左边下降15度，右边上升20度。”
陀螺仪：“飞机向右偏（滚转）了5度。”
姿态电脑：“偏航角度较小，现在调姿，副翼左边下降5度，右边上升10度。”
副翼：“副翼左边下降5度，右边上升10度。”
陀螺仪：“飞机不偏了。”
姿态电脑：“副翼左右调成0度。”
副翼：“左右调成0度。”

中级版
驾驶员：“现在飞行姿态交给电脑控制了，升降舵做大不得超过20度~。”
姿态电脑：“明白”
陀螺仪：“飞机向右偏（滚转）了15度。”
姿态电脑：“偏航角度较大，现在调姿，副翼左边下降15度，右边上升20度。”
副翼：“左边下降15度，右边上升20度。”
陀螺仪：“飞机向右偏（滚转）了5度。”
姿态电脑：“偏航角度较小，现在调姿，副翼左边下降15/15*5度，右边上升20/15*5度。”（没看懂的下面会有解释）
副翼：“副翼左边下降5度，右边上升10度。”
陀螺仪：“飞机不偏了。”
姿态电脑：“副翼左右调成0度。”
副翼：“左右调成0度。”

高级版
驾驶员：“现在飞行姿态交给电脑控制了，我要飞稳点。”
传感器A：“发现飞机左侧比右侧重XXX斤。”
传感器B：“飞机现在速度XXXm/s。”
传感器B：“飞机攻角XXX度。”
………………
姿态电脑：“明白，让我先计算下，根据升力公式L=1/2ρv2sCl,要想两边平衡需要将副翼左边下降XXX度，右边上升XXX度。”
副翼：“左边下降XXX度，右边上升XXX度。”
副翼传感器：“副翼已左边下降XXX度，右边上升XXX度”
………………
驾驶员：“现在我控制飞行姿态，电脑你辅助。”
姿态电脑：“明白！辅助模式。”
驾驶员：“向左20度。”
姿态电脑：“明白！向左20度超过飞机设计值做大的允许值15度，现在自动调整连续向右15度。”
驾驶员：“现在回正平飞。舒适点~”
姿态电脑：“明白！舒适点=加速度不大于XG,满足这个条件下，左右副翼需要调整角度是XX度，调整时间是XX秒”
等等

终极版
姿态电脑：“驾驶员，你走开。再敢用你的脏手摸我，我就把你丢出去！”

现在开始解释以上语句：
驾驶员：“现在飞行姿态交给电脑控制了。” 驾驶员：“现在我控制飞行姿态，电脑你辅助。”这两句很重要，这是给电脑的权限！曾经有飞机在起飞的时候，电脑和飞行员抢夺飞机控制权而悲剧的例子。所以电脑的权限必须是可物理切断的，不然请看下面的例子：《浙江日系车刹车失灵以130公里时速驶到上海撞停》（网址：http://news.sina.com.cn/c/2012-12-04/134025727526.shtml）。

姿态电脑：“明白”
电脑必须明确告诉驾驶员，它现在是自动驾驶还是辅助驾驶或者在旁边只看不帮忙。这是避免飞行员误判的基本。

陀螺仪：“飞机向右偏（滚转）了。” 传感器A：“发现飞机左侧比右侧重XXX斤。”
当控制电脑从传感器中读出异常数据时（异常数据可能包括姿态，重量，速度，攻角等），会按照内在程序开始运作。运作方式有可是：告警，自动调姿等。

传感器A：“发现飞机左侧比右侧重XXX斤。”传感器B：“飞机现在速度XXXm/s。”传感器B：“飞机攻角XXX度。”
……
姿态电脑：“明白，让我先计算下，根据升力公式L=1/2ρv2sCl,要想两边平衡需要将副翼左边下降XXX度，右边上升XXX度。”
精华来了，比较简单版，升级版，中高级版可以发现。真正的区别在于电脑的控制方式（或计算方式）。从最简单的，左边偏了就向右调。右边偏了就向左调。到复杂的，会整体的考虑飞机的设定的各种极限值。再复杂些，根据气动外形的各项数据去调整飞机姿态，辅助驾驶员控制。

跑个题，设计静稳定静净不稳定飞机的主要原因是：飞机在进入超音速飞行时，飞机重心会向后移动。如果飞机航速大部分集中在音速以下，那么我们可以按照音速以下飞机重心来设计飞机（静稳定）。要是基本都在音速以上，那么我们可以按照音速以上重心的位置设计飞机（静不稳定）。其他时候，我们可以用电脑来辅助驾驶。让我们回头看看升力公式：
L=1/2ρv2sCl,
L=升力
ρ=密度
V=速度
S=机翼参考面积
CL=升力系数
飞机想要定速定高巡航必须满足，升力=重力，拉力=阻力。单从升力=重力来说，重力我们可以知道的（起飞重量-燃油消耗），升力是要计算的。升力计算公式里面的CL是升力系数，这个系数是反推出来的。通过风洞，吹出升力，求出的升力系数。而且不同速度，不同翼型，不同攻角。升力系数都会变化。你没有这些东西就做不了精确的控制。所以看一个飞控的好坏关键在于它能把飞机控制到什么地步。当然有一个悖论，程序越庞大越不保险，对控制计算机的要求越高。越简单越保险越安全……

顺便吐槽下什么崇拜电传4余度，白裤衩的亲。以上全称是：三轴四余度数字式电传/主动控制系统。这个是一个概念，单纯做到三轴数字式电传的话，淘宝好一点的飞控模板都做得到（模型飞机的接收器是接收数字信号的哦，所以可以叫数字式电传）……四余度是在一个系统内说至少要发生4个或者4个以上的故障这个系统才完蛋。不是说余度越大越好的。我给你一个自行车，为了让它不倒，我加了20公斤的设备。为了让他能有四余度，我加个80kg的设备，造价80万，你要吗?战斗机是消耗品，何必呢，关键设备有合理的余度就好了。

又跑题了，对不起。回归本文。
副翼：“左边下降XXX度，右边上升XXX度。”
副翼传感器：“副翼已左边下降XXX度，右边上升XXX度”
这里可以看出其实一个飞行姿态系统有好多个小系统构成。比如副翼他就是一个带反馈的闭环系统。

结束语：
没有结束语，楼主已准备好防护装具，大家来拍吧……我今天晚上有事，不能回复大家了。错误较多，希望各位大牛慢慢拍，谢谢！