一种飞机侧向增稳系统设计方案及仿真验证

具有三角翼、大后掠角等气动布局特点的现代超音速飞机虽然解决了飞行速度问题,但同时极易出现高空飞行的荷兰滚阻尼、航/横侧向静稳定性减小、滚摆比变大等问题。为改善飞机航/横侧运动的飞行品质,基于飞机滚转和偏航两通道的相互交联,将滚转通道舵偏信号引入偏航通道,以增强偏航角速度反馈信号,增加飞机转弯的协调性,进而设计了一种高速飞机航/横侧向增稳控制系统。通过进行大量仿真,验证了所设计的飞机航/横侧向增稳控制系统结构简单合理,在其控制规律传动比等参数选择合理时,飞机航/横侧向飞行品质良好。     

飞机横侧向CAS控制律解耦设计

为了解决飞机横侧向运动间的相互耦合给飞机操纵和控制系统的设计带来的诸多的不便，提出一种解耦设计方案，使得横侧系统分为两个相互独立的子系统，简化了问题的分析，比较圆满完成了飞机横侧向控制增稳系统的控制律设计，改善了飞机的操纵稳定特性。     

飞机侧向参数自适应控制增稳系统的设计与研究

本文主要为某超音速喷气机设计了侧向控制增稳系统的参数自适应方案,并作了数字仿真研究。目的就是应用自适应控制原理,保证飞机即使在侧向参数发生较大变化且受到外界扰动的条件下仍具有良好的飞行品质。 文中对方案的确定、增益初值的选取、控制规律的选择、自适应算法的选定以及确定方程中待辨参数的个数等问题作了分析。对飞机作定高、定速和定高、变速（减速）飞行时进行协调转弯的情况作了研究。当飞机受到随机侧风或常值侧风扰动时,也作了同上研究,并进行了对比。此外,对飞机侧向参数自适应控制增稳系统的微机实现问题作了研究,并对微机系统的设计方案进行了论证。采用Z8000型微机对滚动通道的自适应控制算法进行了试算,结果验证了其计算精度可以满足自适应侧向控制增稳系统的要求。     

基于飞行品质的飞机控制增稳系统参数估计

提出了一种控制增稳系统参数的设计方法,即利用低阶等效系统和飞行品质边界,通过搜索算法确定满足对应飞行品质的参数集合,再利用多种飞行品质确定的参数集合的交集和数据的插值算法,确定控制增稳系统的控制律参数。通过纵向增稳系统设计仿真表明,所提方法简化了传统设计方法通过性能指标反复选择参数和验证系统飞行品质的过程,为控制增稳系统的设计提供一种简单有效的方法。     

控制增稳系统参数对飞机纵向飞行品质的影响

本文以纵向控制增稳系统为例,通过计算分析控制增稳系统的几个主要参数对飞机飞行品质的影响与作用,进一步讨论控制增稳系统的参数选择问题。     

基于能量的飞机横侧向控制方法研究

结合偏差控制与总能量解耦思想,将总能量控制原理应用于飞机的横侧向控制,实现了滚转与偏航模态解耦及偏航角、侧滑角的无稳差控制。对某型运输机典型飞行状态进行了横侧向解耦控制律设计和仿真,仿真结果表明,基于飞机纵向总能量控制同样能用于飞机的横侧向飞行控制,较好地实现了偏航角和侧滑角的信号跟踪及滚转与偏航模态的解耦。     

自动驾驶仪的参数设计对飞机飞行品质的影响

本文介绍一个自动驾驶仪的参数设计.这是一个三轴自动飞行控制系统,它由模拟式的控制增稳系统和数字式自动驾驶仪组成.文中在给出了固定增益的控制增稳系统的基本组成之后,着重介绍自动驾驶仪的参数选择特点及其对飞机飞行品质的影响.     

增稳飞机的等效系统数学模型研究

用等效系统的参数来评价增稳飞机的飞行品质,有时会出现与实际飞行情况不符的现象,当然造成这种现象的原因很多,本文仅从采用不同等效系统数学模型对增稳飞机系统拟配的影响进行某些探讨。通过用不同的等效系统数学棋型(包括纵向和横航向)拟配,比较拟配结果,分析差别原因,最后得出简便而又合理的数学模型。从而对MIL-标准中所建议的数学模型也有了一定理解.     

飞机控制增稳系统设计中的控制律研究

本文从飞行力学的角度出发,着重以高增益控制增稳系统为主来讨论控制增稳系统的主要参数的设计及其同飞行品质的关系问题.在推导带自动器飞机的运动方程的基础上,通过对根轨迹、过渡过程曲线和常规飞行品质指标等多方面分析讨论,来说明控制增稳系统的几个主要参数对飞机飞行品质的影响.同时讨论了飞机控制增稳系统与机械操纵系统的相容性,并对控制增稳系统的设计思想以及设计中应考虑的问题提出了初步的看法.     

进场着陆飞行品质的地面试验研究

针对电传控制增稳飞机进行了进场着陆的飞行品质地面模拟试验研究，验证了适合于进场着陆的控制律，并得出一些重要的有关进场着陆的驾驶员评定意见。此外，还计算了轨迹角超调值，验证了该参数数可以作为一个重要的飞行品质准则。     

Suggestion for aircraft flying qualities requirements of a short-range air combat mission

Owing to the lack of a direct link with the operations in short-range air combat,conventional aircraft flying qualities criteria are inappropriate to guide the design of a task-tailored flight control law.By applying the mission-oriented flying qualities evaluation approach,various aircraft with different control law parameters are evaluated on a ground-based simulator.This paper compares the evaluation results with several conventional flying qualities criteria,and discusses the appropriate parameter combination to reflect the flying qualities requirements of short-range air combat,The comparison and analysis show that a short-range air combat mission requires a higher minimum short period mode natural frequency and a smaller maximum roll mode time constant,and allows a lower minimum pitch attitude bandwidth and a higher maximum short period mode damp ratio than those of conventional flying qualities criteria.Furthermore,a combination of the pitch attitude bandwidth,the pitch attitude magnitude at the bandwidth frequency,and the pitch attitude transfer function gain can define the flying qualities requirements of short-range air com bat.The new metric can successfully predict the flying quality levels of aircraft in a short-range air combat mission.     

常规准则对加油机飞行品质评定的适用性

为了开展空中加油任务中加油机飞行品质的评定准则研究,对多组不同参数控制律的加油机进行了地面飞行品质评定模拟试验,研究了常规准则在加油机飞行品质评定中的适用性。结果表明:常规飞行品质准则边界不完全适用于评定加油机飞行品质;ζ_(sp)与CAP准则和ζ_(sp)与ω_(sp)T_(θ2)准则与空中加油任务中加油机的飞行品质要求相关性较差,单位迎角变化所引起的纵向过载与短周期自然频率组合能够在一定程度上反映该任务中加油机的飞行品质要求,带宽准则能够反映出空中加油任务对加油机俯仰姿态响应带宽的要求,但该任务对等效延迟时间的要求相比于带宽准则要低。     

飞机γ角姿态控制系统方案设计及仿真

在简要分析飞机侧向控制系统运动模态基础上,对飞机γ角姿态控制系统结构方案进行设计并进行仿真验证。仿真结果显示,所设计的飞机γ角姿态控制系统结构方案及其控制规律具有良好抗干扰能力,是合理有效的,从而提出对飞行状态变化剧烈的飞机,应采用控制规律调参措施。     

用于直升机在大气紊流中的旋翼状态反馈控制

发展了一种集成旋翼状态反馈(Rotor-State Feedback,RSF)控制的飞行控制系统,以提升直升机在大气紊流环境中低速飞行时的飞行品质。基于经典显模型跟踪控制系统,对机体和旋翼状态反馈增益进行协同设计,以综合优化旋翼/机体耦合动稳定性和直升机在飞行品质相关频率范围(1~12rad/s)内的紊流缓和能力。同时,设计了一个旋翼前馈控制以增强直升机的操纵响应特性。对直升机飞行品质的线性分析表明:RSF控制的引入能够在实现旋翼/机体耦合动稳定性控制的同时使滚转和俯仰通道的指令跟踪延迟时间分别降低21.87%和25.82%,扰动抑制带宽分别提升243.22%和72.56%。最后以飞行试验验证的高阶非线性飞行动力学模型进行数值模拟验证控制系统。结果表明:RSF控制的引入使直升机滚转、俯仰角速率对紊流响应的标准差分别降低55.68%和26.81%。集成RSF的控制系统能够提升直升机在紊流中的飞行品质。     

Three-axis coupled flight control law design for flying wing aircraft using eigenstructure assignment method

Due to elimination of horizontal and vertical tails, flying wing aircraft has poor longitudinal and directional dynamic characteristics. In addition, flying wing aircraft uses drag rudders for yaw control, which tends to generate strong three-axis control coupling. To overcome these problems, a flight control law design method that couples the longitudinal axis with the lateral-directional axes is proposed. First, the three-axis coupled control augmentation structure is specified. In the structure, a “soft/hard” cross-connection method is developed for three-axis dynamic decoupling and longitudinal control response decoupling from the drag rudders; maneuvering turn angular rate estimation and subtraction are used in the yaw axis to improve the directional damping. Besides, feedforward control is adopted to improve the maneuverability and control decoupling performance. Then, detailed design methods for feedback and feedforward control parameters are established using eigenstructure assignment and model following technique. Finally, the proposed design method is evaluated and compared with conventional method by numeric simulations. The influences of control derivatives variation of drag rudders on the method are also analyzed. It is demonstrated that the method can effectively improve the dynamic characteristics of flying wing aircraft, especially the directional damping characteristics, and decouple the longitudinal responses from the drag rudders.     

电传系统起飞着陆控制律设计

主要讨论了起飞着陆控制律构型选择的原则，提出了在飞行品质评定时，应采用以等效拟配系统为基础，同时用其它一些参考准则，进行评估和迭代设计，使带电传飞行控制系统飞机在着陆期间具有满意的飞行品质。最后，给出了一个简化的某数字电传系统起飞着陆控制律设计的例子。     

基于机动动作链的飞行品质评价方法研究

在分析现有飞行品质规范适用范围和面临的问题的基础上,提出了选用基本战术机动动作和相关连接组成的机动动作链进行飞行品质评价的方法,使用该方法对三个飞行控制系统的控制律设计进行了分析和评价,结果表明,基于机动动作链的飞行品质评价方法是对现有飞行品质规范的有益补充。     

飞机大迎角飞行品质研究的进展

叙述了战斗机大迎角飞行品质研究的进展情况。说明了当代战斗机的作战环境和作战方式以及由此提出的大迎角机动飞行的背景。着重介绍了国外过失速区大迎角飞行品质研究的主要方面,飞行动力学机理,操纵效能,推力矢量及其控制律,飞行品质要求及其验证和评价方法,由此得出相应的结论。     

基于PD控制的仿昆虫扑翼样机研制

仿昆虫微型扑翼飞行器（FW-MAN）可以模仿昆虫悬停、垂直起飞以及侧飞等飞行姿态，从而适应复杂多障碍环境，具有广阔的应用前景。成功设计研制了一款重23.8 g，翼展18 cm，扑动幅值180°，扑动频率可达22 Hz的可垂直起飞的仿昆虫微型扑翼飞行器。采用曲柄摇杆与滑轮的组合机构作为样机扑动机构以解决原有样机扑动方案存在高摩擦及结构复杂等问题，样机翅翼设计为具有扭转角度的柔性翅翼从而使样机具有更高的气动效率。考虑到现有的姿态调节机制存在增加机构复杂度问题，基于翅翼扭转的姿态调节机制，设计了相应的控制调节机构，并搭建了样机气动力测量平台和姿态调节平台。气动升力与姿态力矩测量结果表明，样机翅翼可提供足够升力，姿态调节机制具有可行性。在此基础上，选取PD （Proportional Differential）控制律作为样机控制方式，为解决参数调定耗时及直接试飞样机不易观察控制效果问题，基于姿态调节平台获取了初始控制参数，然后对样机进行了多次试飞实验，并多次调定参数，最终实现了样机稳定垂直起飞。     

某型飞机角位移自动驾驶仪比例式控制规律设计与仿真

现代飞机越来越复杂的飞行任务对飞机控制系统性能提出了更高要求,而飞机控制系统性能的好坏与飞机自动驾驶仪控制规律设计的优劣关系密切.为此,对某型飞机自动驾驶仪的比例式控制规律进行了分析和设计,仿真研究了控制规律中的速率反馈及位置反馈的作用和选取原则,进而设计出性能良好的飞机角位移自动驾驶仪比例式控制规律.通过大量仿真比较...