J 7Ⅱ飞机驾驶员诱发振荡的研究

本文应用人—机系统闭环控制原理,对J—7Ⅰ飞机的驾驶员诱发振荡(PIO)问题进行了研究。首先,建立了驾驶员—操纵系统—飞机本体组合系统及大气紊流的数学模型。其次较详细地分析了J—7Ⅰ飞机的驾驶员诱发振荡问题,复现了几次较为典型的PIO现象,找出了PIO的敏感区及排除PIO的方法;最后对理论研究的结果进行了模拟试验,验证理论分析的正确性.     

驾驶员诱发振荡探析

分析了驾驶员诱发振荡(PIO)成因和机理,总结了PIO的种类和预测方法,提出了抑制PIO发生的方法和应当采取的措施,并给出了在飞机设计过程中应对PIO的建议,为飞机研制过程中如何避免发生PIO现象提供了指导。     

驾驶员诱发振荡的抑制方法

对电传操纵系统驾驶员诱发振荡（ＰＩＯ）的现象进行了分析,指出了舵回路速率饱和是造成ＰＩＯ的主要原因,并有针对对给出了一种非常规的用于解决饱和非线性问题的程序控制方法。这种方法主要是通过舵回路反馈的状态信息来改变驾驶杆输入信号的放大系数,从而达到有效抑制ＰＩＯ的目的,同时用Ｈｕｒｗｉｔｚ稳定判据进行了机理分析,最后给出了仿真验证结果,证明该方法是简单而有效的。     

驾驶员模型对驾驶员诱发振荡评估结果的影响

在飞机设计中,应用不同的驾驶员模型来预测驾驶员诱发振荡(PIO)是避免人机系统出现不良耦合的重要途径之一。以人-机闭环系统为研究对象,以某一电传飞机为例,采用Ⅱ型PIO的开环发生点OLOP评估准则,分别使用增益驾驶员模型和修正Neal-Smith驾驶员模型对人机闭环系统中的PIO易感性进行了分析、评估,对比研究了不同驾驶员模型对OLOP评估准则评估结果的影响。仿真结果表明:不同的驾驶员模型对Ⅱ型PIO评估准则(OLOP)的评估结果有较大的影响,相同驾驶员模型下不同的驾驶员增益对评估结果也有影响。在使用OLOP评估准则时应充分考虑驾驶员模型对评估结论的影响。     

某型飞机驾驶员诱发振荡的研究

根据人-机系统闭环控制理论,运用时域响应法,对某型飞机的纵向驾驶员诱发振荡(PIO)问题进行了研究,并讨论了控制增稳系统对PIO产生的影响.     

飞机纵向驾驶员诱发振荡灵敏度分析

采用系统灵敏度理论,以修正的带宽准则,增益和相位裕度准则以及Ｎｅａｌ－ｓｍｉｔｈ准则等飞机纵向驾驶员诱发振荡（ＰＩＯ）预测准则作为系统指标,建立了参数变化对诱发振荡预测指标影响的灵敏度公式,以ＪＪ７飞机为例,给出了飞机,操纵系统及驾驶员参数上述指标影响的灵敏度,根据计算结果进行了ＰＩＯ参数敏度预测分析,同时与数值仿真结果进行了对比分析。     

直升机贴地飞行时的驾驶员诱发振荡研究

主要阐述直或机贴地飞行时的驾驶员诱发振荡问题，导出了贴地突防和迅速停止动作、地形跟踪时的“海豚”运动和贴地飞行时滑雪运动条件下诱发振荡时操纵位移和稳定裕度的计算公式，计算了Ｚ－８直长机的纵向试验结果，并进行了误差分析。计算结果表明，所研究的方法是可行的，可推广应用于各种直升机的闭环分析和计算。     

现代飞机驾驶员诱发振荡机理和预测研究

在说明驾驶员诱发振荡的定义，简单介绍了现代飞机的ＰＩＯ类型之后，详细分析了影响ＰＩＯ的各种因素（如飞机的动态特性、操纵面伺服器，座舱操纵感觉系统，驾驶员及诱发因素等）；为了探讨驾驶员操纵行为对ＰＩＯ的影响，采用优化控制理论，建立等效驾驶员操纵动态模型；研究飞行品质与ＰＩＯ的关系，建立相应的预测ＰＩＯ的准则。     

飞行控制系统对驾驶员诱发振荡的影响

着重从飞行控制系统角度谈有人驾驶飞机的驾驶员诱发振荡问题,分析了系统杆力、传动比、间隙、摩擦力以及飞控伺服作动器对驾驶员诱发振荡的影响,用矢量图简明地反映飞机产生驾驶员诱发振荡的可能性和趋势。对飞机飞行控制系统的设计和对驾驶员诱发振荡现象的分析、处理有参考价值。     

运输类飞机PIO试飞方法研究

基于CCAR-25-R4《运输类飞机适航标准》要求,结合FAA咨询通告AC25-7C《运输类飞机合格审定飞行试验指南》,叙述了驾驶员诱发振荡(PIO)的分类,以及运输类飞机PIO的合格审定试飞要求,分析了PIO试飞方法、试验点的选取原则、试飞评定准则、注意事项和风险规避措施等,可为民用飞机的PIO试飞提供参考。     

速率限制对PIO的影响分析

针对在现代飞行控制系统中存在的典型非线性速率限制环节,从描述函数的基本定义出发分析了其频率特性,然后将速率限制环节置于人机闭环系统中,利用描述函数法以架驶员诱发振荡（ＰＩＯ）进行了研究,应用于某飞机模型的仿真结果表明,研究结果对于揭示速度限制环节对于ＰＩＯ的影响具有一定参考价值。     

机动襟翼对纵向PIO的影响

机动襟翼在我国是一项刚被采用的新技术,而驾驶员诱发振荡是严重威胁飞行安全并一直困扰航空界的一大难题,主要通过对机动襟翼调节规律的分析,建立包括机动襟翼在向的人－机闭环系统数学模型,从而计算了分析机动襟翼对纵向驾驶员诱发振荡的影响,并以某机为例,对该机机动襟翼整个工作范围内的各飞行状态,有无机动襟翼两种情况下的ＰＩＯ进行了仿真计算。结果表明,机动襟翼设计合理,对ＰＩＯ影响不大。     

非平稳大气紊流对弹性飞行器的影响

提出了采用复模态分析方法研究非平稳大气紊流对弹性飞行器的影响，首先给出了非平稳随机大气紊流模型，然后提出了弹性飞行器对非平稳随机大气紊流激励的复模态分析方法，该方法把复杂的随机动力响应计算问题转化为复代数运算问题，为研究飞行器对随机大气紊流的响应开辟了新的途径，最后以某型－空导弹为例，计算其对非平稳随机大气紊流的响应，从而说明非平稳随机大气紊流对弹性飞行器的影响。     

驾驶员诱发振荡飞行培训和评定方法研究

总结了驾驶员诱发振荡(PIO)飞行培训和PIO等级评定(PIOR)方法.根据PIO发生的机理,分析了诱发PIO的因素.在某变稳飞机中,设置可能产生PIO的关键系统参数,设计了高增益的飞行培训任务,由3名飞行员完成任务后利用PIOR定量评估飞机的PIO趋势,研究了PIO飞行培训方法和等级评定方法.结果表明,用变稳机进行飞行员PIO飞行培训的方法合理可行,用PIOR可有效评定发生PIO的趋势等级.     

基于傅立叶变换和模糊逻辑的APC/PIO探测方法

为了对飞机-驾驶员耦合(APC)或驾驶员诱发振荡(PIO)现象实现在线探测,提出了适于实时计算的滑动窗口傅立叶变换递推算法、相关特征的模糊隶属函数以及基于模糊逻辑的识别模型。各种情况飞行试验数据的计算和分析表明,该方法对探测APC/PIO是有效、可行的。最后提出了进一步研究的若干建议。     

基于线性矩阵不等式的电传飞机人机闭环系统稳定域

 针对静不稳定电传飞机作动器速率限制环节引起的Ⅱ型驾驶员诱发振荡(PIO)严重威胁飞机飞行安全的问题,研究了考虑作动器速率限制因素的人机闭环系统稳定域。引入增广状态变量分离速率限制环节,建立了人机闭环系统饱和非线性模型。为得到尽可能大的人机闭环系统稳定域估计,首先将稳定域求解问题转化为凸优化问题,再通过Schur补引理将其转化为线性矩阵不等式的求解问题,最终得到了人机闭环系统椭球体稳定域估计的一般算法。时域仿真研究表明:所估计的稳定域略微保守但不冒进,静不稳定电传飞机的Ⅱ型PIO是一种发散很快的振荡而非极限环振荡,驾驶员操纵增益以及作动器速率限制值是影响稳定域的重要因素。稳定域法物理意义清晰、结果直观,可用于非线性人机闭环系统稳定性的评估。     

操纵系统非线性因素对飞机纵向驾驶员诱发振荡影响的探讨

采用描述函数法建立了含有非线性控制系统的人机系统数学模型,确定了系统的极限特性,探讨了极限环与驾驶员诱发振荡(PIO)之间关系和操纵系统非线性因素对PIO影响等。并以JJ7机为例通过人机系统数字仿真验证分析结果。     

用于飞行仿真的空间大气紊流场生成与应用研究(英文)

研究了三维空间大气紊流场生成及其在大型飞机实时飞行仿真中的应用。分析了针对大型飞机飞行仿真的扰动风场的建模需求。通过在频域空间直接进行蒙特卡罗法随机抽样,经三维傅里叶逆变换获得空间大气紊流场。采用Von Karman模型,更加准确地描述大气紊流场特征。运用傅立叶变换的复共轭对称特性,保证最终生成实的紊流场。通过无因次化方法解决了变尺度和变强度的紊流场生成问题。针对生成的空间紊流场设计了紊流梯度的计算方法。针对飞机连续穿越紊流场的问题,提出基于空间对称扩展的紊流场扩展方法。经时域相关性检验证明,基于该方法生成的紊流场与传统时域方法相比,具有较好的空间互相关特性。最后针对Boeing747飞机,给出了一个在空间紊流场中的飞行仿真实例。与传统质点化模型的仿真结果相比,基于空间紊流场和四点模型的算法更能表现出飞机穿越紊流场飞行的随机特性。     

对PIO预测的A值及A准则的分析

从应用的角度详细地介绍了国外预测PIO时使用A值及A准则的情况。进行了计算公式的推导，讨论了准则在推导过程中所采用的假设及其适用情况，重新整理和校核了计算步骤和算例，以便于推广使用。