飛行控制模態種類和關鍵技術問題

現代飛行，無論軍用還是民用、有人機還是無人機，通過在電傳操縱系統中加入適當的前饋和反饋網絡，完全可以改變飛機本身的輸入/輸出特性，使其具有不同的飛行品質，以適應在不同飛行階段執行不同飛行任務的需要，從而形成現代飛行控制中的多種任務多模態控制技術或系統。
  多模態控制比較廣泛的定義是：系統具有一組不同的控制規律并且該組控制規律使被控飛機在不同的運行模態下，具有預定的性能規范要求。無人機的運行模態與飛行的動力學特性以及它的運行環境有關。通常，無人機的運行模態可分為任務模態、內部模態和外部模態3類。
  （1）任務模態。無人機在執行飛行任務過程中，都要經過許多不同的運行模態。例如，在初稿董雷任務中，一架先進無人機要完成起飛、高空巡航、低高度突防、目標攻擊、目標模擬、空戰機動、低高度推出以及動力進場和著陸等動作。一般說來，在這些模態中，為達到希望的性能，不同的運行模態需要采用不同的控制規律。而這些期望的性能不僅包括指令信號的精確跟蹤，同時還可能包括最優導航、最優燃料消耗及最大梁海性等性能要求。
  （2）內部模態。無人機本身內部模態主要是指，由于燃料的消耗、任務設備（紅外、可見光模擬設備、攻擊武器等）的釋放及質量的改變等的影響，在不同任務階段飛行的動態將要發生變化，使得系統處于不同的飛行模態。除此之外，更為香要的是系統的故障模態，因為飛行關鍵的分系統或部件的故障將會引起系統重要性能的降低。這些故障包括各類傳感器、執行結構（舵機、油門電機）及發動機故障等。針對這些內部模態，盡然要求無人機飛控系統具有不同的控制策略。當前快速發展的用于先進飛機故障監測與識別的自適應控制方法，以及可以處理飛行關鍵分系統中多個同時故障的綜合方法，就是為適應這些故障模態控制需要而發燕尾服的控制策略。
  （3）外部模態。當無人機所處的環境發生未預料的變化而引起系統工作模態的變化（包括受到非常大的外部擾動、戰斗操作及突然出現的威脅等）時，需要形成新的工作模態。發展廣泛的自主智能飛行控制策略、可保障遇到任何未預料的運行模態，系統仍能達到所期望的目標。
  在國外飛控系統發展過程中多模態控制也午到了極大地發展。無論是有人機還是無人機都采用了多任務、可剪裁的多模態控制規律。例如，為了適應飛機起飛、巡航以及不同空戰任務的需要，設計了正常運行模態（用于起飛、巡航到著陸的整個飛行包線，也包括次要飛行任務）、空對空射擊模態、空對地設計模態以及空對地轟炸杜模態，還有靶標模擬模態等等。為了提高系統可靠性和安全性，還設計了控制率重構模態和獨立血仇控制模態，前者的目的是在系統某些傳感器、某些執行機構失效后采用新的控制結構和控制律，后者是在主控系統發生故障時切換到備用控制系統，這樣盡管性能和飛行品質將降級，但飛行是安全的。
  設計多模態控制系統壓歲要解決的關鍵問題是：①如何確定和劃分飛行控制系統的控制模態；②如何實現復雜的多模態控制管理；③如何減少和抑制不同模態控制規律轉換時飛行的瞬態響應。