[發明專利]一種飛機操縱系統地面動態特性測試方法

有效

• 申請號: 202010386368.1
• 申請日: 2020-05-09
• 公開（公告）號: CN111547263B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 侯世芳;徐堅;孫曦;張峰;楊博文;張振環;莫斌;劉旋
• 申請（專利權）人: 陜西飛機工業（集團）有限公司
• 主分類號: B64F5/60
• 分類號: B64F5/60
• 代理公司: 貴州國防工業專利中心 52001
• 代理人: 陸斌

1.一種飛機操縱系統地面動態特性測試方法，其特征在于，

1)試驗條件要求

試驗需滿足以下幾個條件及要求：

a)試驗必須是在與飛機1:1的真實鐵鳥試驗臺上進行；

b)傳感器測試系統正常工作，機械操縱系統正常工作，控制增穩系統正常工作，液壓系統正常工作；升降舵、方向舵、副翼舵面均安裝高精度角度傳感器，所有傳感器信號經調理后頻響分析系統；

c)高精度的伺服加載系統，由液壓源提供能源，對系統施加激勵信號；

d)頻響分析系統，能夠實時的對系統進行幅頻及相頻分析；

2)試驗原理

頻率響應試驗時由動態分析系統給機械位移信號發生器提供外部指令信號，驅動信號發生器工作，并由機械信號發生器操縱駕駛桿、駕駛盤或腳蹬運動，在操縱系統運動過程中，由動態分析系統分別記錄各測量點傳感器的輸出信號，并由此分析出舵面分別相對于駕駛桿、駕駛盤或腳蹬位移和駕駛桿、駕駛盤或腳蹬力的幅值衰減和相位滯后；

3)掃頻控制及頻域數據分析

試驗時激勵信號采用正弦信號，控制系統的傳遞函數是復數，分解為實部和虛部兩部分，分別得到傳遞函數的幅頻特性和相頻特性；

試驗時采用對數頻率作為橫坐標，幅頻采用幅值作為線性縱坐標，相頻是相角作為線性縱坐標，繪制系統的幅頻和相頻特性曲線，即為系統的對數頻率特性曲線，也為伯德圖；

a)掃頻控制

掃頻激勵信號分為模擬激勵和數字激勵，由掃頻設備自身特性決定；模擬激勵的頻率是連續的，而數字激勵是離散的、不連續的，計算方法為最高頻率比最低頻率得數取對數后再乘一個倍頻程內的點數，得到頻率點數；

b)幅頻分析

根據每個頻率點的激勵時間，對各個測量的量，指物理量或電壓量，進行連續的數據采集，作各個測量量的均方根，按要求做對應的比值，取20lg，得到該頻率點的幅頻值；

c)相頻分析

對于給定的激勵頻率，所對應的周期時間T是常數，對周期信號穿越均值有個時間，兩個進行相關分析的信號必須是同步數據采集；計算時取激勵頻率周期的一半作為基準，等于相位180°；各測量信號穿越均值線的時間可以用臨近正負點的線性插值得到，該點變化速率大容易捕捉，然后計算位移相對力信號的小于180°方向的時間t，超前取正滯后取負，取多個周期的相位時間進行平均能減小統計的誤差，計算方法如下：

T為激勵信號的周期時間，t為試驗時間點，n為周期總數，i為周期個數，θ(ω)為相位角；

在步驟3)中控制系統的傳遞函數里，分母是實部不會為零，因此傳遞函數的相頻函數是不會突變的，由于相頻分析受周期函數180°的限制，計算結果如果是從-170°跳變到165°時，這時應該是-195°，下幾個點如果又跳到-170°，這表明系統有超前微分的環節，如果相頻在180°附近跳躍突變時要與幅頻特性結合在一起便可以確定其相頻角度是滯后還是超前；

4)試驗數據的讀取

試驗數據可通過實時頻響分析軟件進行讀取。

2.根據權利要求1所述的一種飛機操縱系統地面動態特性測試方法，其特征在于，步驟3)中控制系統傳遞函數為：

y(s)為輸出量的拉普拉斯變換，x(s)為輸入量的拉普拉斯變換，G(s)為系統傳遞函數，s為復變量，ω為角頻率，ω＝2πf，f為頻率，j為虛數單位，a(ω)為實頻特性，b(ω)為虛頻特性。

3.根據權利要求1所述的一種飛機操縱系統地面動態特性測試方法，步驟3中傳遞函數的幅頻為：

G(ω)為幅頻特性，a(ω)為實頻特性，b(ω)為虛頻特性。

4.根據權利要求1所述的一種飛機操縱系統地面動態特性測試方法，步驟3中傳遞函數的相頻為：

其中ω＝2πf，θ(ω)為相頻特性。