[發明專利]一種飛機荷蘭滾等效擬配初值選取方法

有效

• 申請號: 201711230947.1
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108108523B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 申曉明;薛長樂;武虎子
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

本發明公開了一種飛機荷蘭滾等效擬配初值選取方法，屬于飛機操穩系統設計技術領域。包括以下步驟：步驟一、獲得側滑角對腳蹬力高階系統在0.1～10rad/s范圍內的幅值和相位數據；步驟二、基于典型的二階系統獲取與步驟一中高階傳遞函數等效的二階系統；步驟三、依據幅值曲線的極大值與ω＝0.1處的幅值確定荷蘭滾阻尼比初值；步驟四、計算荷蘭滾頻率初值ω_d；步驟五、利用ω＝0.1處的幅值和頻率初值計算增益K初值；步驟六、確定時間延遲值τ；本發明依據高階系統的幅值和相位數據，獲得等效擬配的初值，該初值與精確解接近，在后續求解中能保證滿足等效擬配要求。該方法避免了反復調試初值的工作，提高工作效率，簡化計算難度。

技術領域

本發明屬于飛機操穩系統設計技術領域，具體涉及一種飛機荷蘭滾等效擬配初值選取方法。

背景技術

當前多數飛機設計時采用了控制增穩系統。控制增穩后的飛機模態遠遠多于未增穩飛機，直接應用成熟的飛行品質規范比較困難。目前比較典型的方法是等效擬配，即針對某一高階系統，找到等效的低階系統，兩個系統在一定的頻域范圍內，相應輸出量的差值滿足一定的指標條件。等效的低階系統可利用品質規范，進行模態分析、飛行品質評定等工作。

等效擬配原理是飛機高階系統與低階等效系統的幅值、相位差的指標函數取極小值，且擬配點的幅值差、相位差處于限制范圍內。指標函數如下式：

式中：J為失配度；k為擬配點個數，常取20；ω_i為擬配點，在0.1～10rad/s的對數坐標取平均點；K為加權系數，常取0.0175；G為對數幅值，Φ為相位；HOS為高階系統，LOES為低階系統。

在荷蘭滾等效擬配時，低階等效系統的表達式如下：

式中，需擬配的未知參數包括增益K_d，荷蘭滾阻尼比ξ_d,荷蘭滾頻率ω_d，時間延遲τ。失配度函數表達式復雜，使用最小二乘、牛頓迭代等算法時，計算初值會影響等效擬配的準確度，初值選取不當會得到不合理的結果，無法反應高階系統的特性。

初值選取在等效擬配中是一項關鍵工作，目前初值選取并無統一的方法，主要依賴工程人員的經驗。對于缺少經驗的工程人員，如果初值選取不合適時，需要對初值多次調整試驗，保證等效擬配的結果符合要求。

發明內容

本發明的目的：為了解決上述問題，本發明提出了一種飛機荷蘭滾等效擬配初值選取方法，基于高階系統的幅頻和相頻特性曲線，估計出計算需要的初值，用于荷蘭滾等效擬配，能夠快速獲得與準確結果接近的一組初值，提高對高階系統等效擬配的效率，減少初值調試的工作量。

本發明的技術方案：一種飛機荷蘭滾等效擬配初值選取方法，包括以下步驟：

步驟一、獲得側滑角對腳蹬力高階系統在0.1～10rad/s范圍內的幅值和相位數據；

其高階系統傳遞函數公式如下：

其中，a₀-a_m是傳遞函數分子表達式的系數；b₀-bn是傳遞函數分母表達式的系數；s是拉普拉斯變換算子；

步驟二、基于典型的二階系統獲取與步驟一中高階傳遞函數等效的二階系統；

式中，為固定增益，只平移幅值；第二部分為典型的二階系統，第三部分e^-τs為時延環節；

步驟三、依據幅值曲線的極大值與ω＝0.1處的幅值確定荷蘭滾阻尼比初值；