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本文系统深入地研究了飞行管理系统中的性能管理和自动油门系统，推导了飞机纵向飞行轨迹的性能优化模型并开发了计算软件。结合自动油门系统的建模和控制律研究与发动机指示和机组告警系统(EICAS)仪表显示的仿真制作，完成了包括性能管理优化计算、自动油门控制和EICAS状态显示在内的飞机垂直飞行剖面的全系统初步仿真。本仿真系统既可以用于轨迹优化和推力控制技术的理论分析研究，也可以作为垂直剖面管理模块，与导航、自动驾驶、CDU等仿真功能一起构成飞行管理系统的全数字仿真，为进一步研究飞行管理系统奠定基础。本文主要完成了以下工作：
首先，对目前民用飞机飞行管理系统常用的性能优化技术进行了理论分析，讨论了飞机运动方程、飞行轨迹结构、性能指标等关键问题。使用能量状态近似法对固定距离下最小直接操作成本的最优轨迹进行了推导，得到了爬升、巡航、下降段的最优轨迹指标和相应的控制量。利用VC开发工具设计了最优轨迹计算程序，并根据某型飞机性能数据进行了仿真运算，生成了最优垂直飞行剖面。以巡航段为例对计算结果进行了分析和讨论，并说明不同大气条件对最优轨迹的影响。最后简单讨论了不同的寻优算法。
其次，根据飞行仿真的需要，采用模块化和面向对象的思想，建立了某型飞机EICAS系统的仿真模型，阐述了模型的功能结构，讨论了输入输出逻辑连接、分布式仿真同步和网络通讯下的数据传输等关键技术并给出了解决方案。按照仿真设计思路，在VPAS平台下完成了满足实时性、兼容性和交互性的EICAS仿真模型制作，并与飞行仿真系统相关模块进行了网络连接，得到了逼真、准确的显示效果。
最后，研究了总能量控制系统对于速度/轨迹的解耦控制，建立了自动油门系统的控制模型，提出了基于总能量控制方法下的垂直制导控制律，解决了传统的自动油门速度控制和升降舵俯仰控制缺少协同机制，解耦效果不理想的问题。将性能优化计算与自动油门控制相结合，得到了飞机垂直剖面优化与制导控制的闭环结构。在FLSIM飞行仿真环境下，将性能优化、自动油门控制及EICAS显示连接为统一的整体，实现了飞机垂直剖面管理的全数字仿真。