[發(fā)明專利]一種用于民用電傳飛機PIO研究的控制律設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811264168.8
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109703779B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尤俊彬;張喆;王言;華藝欣;鄒泉;胡雅暉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國飛行試驗研究院
• 主分類號: B64F5/60
• 分類號: B64F5/60
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明一種用于民用電傳飛機PIO研究的控制律設(shè)計方法屬于飛行試驗技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明基于空中模擬試驗機而實現(xiàn)，通過分析空中模擬試驗機在試驗狀態(tài)點的氣動模型及飛行品質(zhì)特性，根據(jù)庫珀?哈珀準則選定在縱向和橫航向上具有不同等級的目標品質(zhì)特性，采用全狀態(tài)反饋法計算控制律的反饋增益矩陣，同時加入時間延遲模塊以及舵機速率飽和模塊，使得空中模擬試驗機的全量模型具有典型民用電傳飛機響應(yīng)特性并能夠激發(fā)駕駛員誘發(fā)振蕩PIO現(xiàn)象。本發(fā)明能夠使得一架飛機在保證飛行安全的前提下，具備不同的駕駛員誘發(fā)振蕩PIO趨勢，為民用電傳飛機PIO研究提供試驗對象，填補國內(nèi)空白。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一種用于民用電傳飛機PIO研究的控制律設(shè)計方法屬于飛行試驗技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

駕駛員誘發(fā)振蕩PIO事件作為飛行品質(zhì)問題的反映現(xiàn)象之一，具有偶然性和普遍性，同時對飛行安全具有嚴重的危害性。我國民用電傳飛機發(fā)展起步較晚，駕駛員誘發(fā)振蕩PIO試飛技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，雖然國內(nèi)在駕駛員誘發(fā)振蕩PIO基礎(chǔ)技術(shù)和適航試飛技術(shù)方面開展了大量研究，但是在適航試飛方法與評價方法等方面，缺乏駕駛員參與的、系統(tǒng)的飛行試驗演示驗證，其中，最大的制約因素是沒有可用于民用電傳飛機PIO研究的試驗對象。

在進行民用電傳飛機PIO駕駛員誘發(fā)振蕩趨勢評價方法研究過程中，試驗對象需要具有不同的駕駛員誘發(fā)振蕩PIO趨勢，其中包括庫珀-哈珀準則評分等級為1、2、3級的飛機。目前國內(nèi)沒有駕駛員誘發(fā)振蕩PIO趨勢明顯的飛機，這種飛機飛行安全不能得到保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：根據(jù)民用電傳飛機駕駛員誘發(fā)振蕩PIO趨勢評價方法研究的需要，設(shè)計一種控制律，使得試驗機具有典型的民機飛行響應(yīng)，且具備不同的駕駛員誘發(fā)振蕩PIO趨勢。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種用于民用電傳飛機PIO研究的控制律設(shè)計方法，基于空中模擬試驗機而實現(xiàn)，所述方法包括以下步驟：

步驟1：選定駕駛員誘發(fā)振蕩PIO評價試驗的試驗狀態(tài)，對空中模擬試驗機的氣動參數(shù)進行分析，建立空中模擬試驗機的六自由度全量模型，并得到在該試驗狀態(tài)下空中模擬試驗機的小擾動線性矩陣和品質(zhì)特性，所述品質(zhì)特性包括縱向靜穩(wěn)定性、短周期模態(tài)特性、橫航向靜穩(wěn)定性、荷蘭滾模態(tài)特性、滾轉(zhuǎn)模態(tài)特性、螺旋模態(tài)特性；

步驟2：利用步驟1中得到的小擾動線性矩陣、短周期模態(tài)特性、荷蘭滾模態(tài)特性、滾轉(zhuǎn)模態(tài)特性、螺旋模態(tài)特性，根據(jù)庫珀-哈珀準則選定在縱向和橫航向上具有不同等級的目標品質(zhì)特性，采用全狀態(tài)反饋法計算控制律的反饋增益矩陣，并搭建控制律模型；

步驟3：以步驟2中得到的控制律模型為基礎(chǔ)，向其加入指令模型模塊、迎角保護模塊、縱向通道積分模塊、橫航向交聯(lián)模塊，使得空中模擬試驗機在該試驗狀態(tài)下具有典型的民機品質(zhì)特性；

步驟4：將步驟3中得到的控制律模型加入到空中模擬試驗機的全量模型中，并根據(jù)空中模擬試驗機的全量模型的仿真計算結(jié)果對控制律模型的參數(shù)進行調(diào)整；

步驟5：以步驟4中得到的空中模擬試驗機的全量模型為基礎(chǔ)，向其加入時間延遲模塊以及舵機速率飽和模塊，使得空中模擬試驗機的全量模型能夠激發(fā)駕駛員誘發(fā)振蕩PIO現(xiàn)象；

步驟6：將步驟5中得到的空中模擬試驗機的全量模型集成至模擬器中，進行人在回路的模擬器閉環(huán)試驗，對步驟4中得到的控制律模型進行參數(shù)調(diào)整，使空中模擬試驗機的全量模型達到適用于民用電傳飛機駕駛員誘發(fā)振蕩PIO評價方法研究的狀態(tài)。

在步驟2中選擇目標品質(zhì)特性時，目標品質(zhì)特性共選取五組，其中：第一組目標品質(zhì)特性縱行與橫航向飛行品質(zhì)都為1級，第二組目標品質(zhì)特性縱向為2級、橫航向為1級，第三組目標品質(zhì)特性縱向為3級、橫航向為1級，第四組目標品質(zhì)特性縱向為1級、橫航向為2級，第五組目標品質(zhì)特性縱向為1級、橫航向為3級；