基于遗传算法的直升机鲁棒飞行控制器设计

以旋翼机驾驶品质要求 ADS-33为设计目标,采用 H∞ 混合灵敏度方法设计直升机在低速飞行时的鲁棒控制器,设计中利用遗传算法优化加权阵参数,找到同时满足频域和时域性能要求的控制器。以 UH-60 A直升机为对象,所设计的直升机飞行控制系统不仅具有鲁棒稳定性,而且满足 ADS-33D水平 1操纵品质要求。     

直升机目标捕获和跟踪俯仰-滚转耦合试飞研究

对比分析了ADS-33E中直升机的俯仰-滚转耦合的时域指标与频域指标,表明了频域指标的必要性;给出了目标捕获和跟踪中俯仰-滚转轴间耦合的试飞方法,并对某型直升机俯仰-滚转轴间耦合频域指标试飞评定结果进行了分析。研究结果表明,相对于目标捕获和跟踪的时域指标,频域指标更为全面,能准确反映直升机使用任务中俯仰-滚转耦合,可为飞行员提供清晰的俯仰-滚转耦合提示。     

直升机吊挂控制系统飞行品质分析

基于直升机指令模型、PID控制和动态逆控制理论,建立了三种直升机吊挂耦合系统控制模型以研究吊挂对直升机飞行品质的影响.依据军用旋翼飞行器飞行品质规范(ADS-33E)和直升机带吊挂飞行的飞行品质要求,对各控制模型进行了仿真和频域分析,并研究了吊挂质量和吊索长度对系统飞行品质的影响.结果表明:引入吊挂摆角状态反馈可提高系...     

直升机悬停及低速飞行阶段轴间耦合试飞技术

从试飞员角度出发，分析了直升机轴间耦合现象产生的原因，讨论了ADS-33D规范中有关轴间耦合问题的要求，提出了武装直升机轴间耦合试飞方法、数据处理方法、试飞驾驶技术要点以及试验过程中应注意的事项，可供从事武装直升机飞行试验的技术人员和试飞员参考。     

军用直升机飞行品质规范发展与展望

本文主要介绍了美国直升机飞行品质规范ADS-33及军用直升机飞行品质规范GJB902的发展历程和使用情况,分析了ADS-33的技术特点,并结合国内外直升机试飞研究和应用方面的经验指出了ADS-33E部分条款存在的问题,提出了国内军用直升机飞行品质规范的修订建议和发展方向。本文的研究结果可为我国军用直升机飞行品质规范的修订与发展提供参考。     

应用轨迹优化策略的直升机任务科目基元仿真

任务科目基元的飞行试验是ADS-33E-PRF对直升机飞行品质的判定标准。针对直升机设计过程中飞行品质难以事先评定的特点,提出了一种基于轨迹优化策略的直升机任务科目基元数值仿真方法。该方法将飞行品质规范对直升机位置、姿态和速度的限制处理为状态量的边界约束,以完成任务科目基元的时间为目标函数,结合直升机自身的性能和安全性约束,建立了针对任务科目基元的直升机轨迹优化模型。求解该模型得到直升机完成相应任务科目基元所用的时间,便可定性判断直升机飞行品质是否满足ADS-33E-PRF对这一任务科目基元的要求,从而在设计之初对优化直升机总体设计参数提供参考。对某型直升机悬停转弯机动科目进行仿真计算,验证了该方法的正确性和有效性。     

桨根弹性约束刚度对无人直升机飞行品质影响

基于美国陆军航空设计标准ADS-33E-PRF,从稳定性、操纵性和轴间耦合3个方面,对“跷跷板”式旋翼桨榖加装弹性支承件后的“翼扇涵体”无人直升机进行飞行品质评价。简要介绍了样例无人直升机的飞行动力学模型;结合无人直升机的飞行操纵特点,对ADS-33E-PRF中有关稳定性、操纵性和轴间耦合的内容做了适应性剪裁;以旋翼桨根加装了弹性支承件的样例直升机为例,计算不同弹性约束刚度下的配平特性和飞行品质参数,结合飞行品质评价方法,对样例无人直升机的飞行品质进行评价和比较分析。结果表明:桨根弹性约束刚度对飞行品质中的稳定性、操纵性和轴间耦合3个方面均有影响,并且刚度系数取1左右比较合适。      

基于任务科目的直升机飞行品质评定试飞技术研究

主要对ADS-33E中飞行品质评定的要求进行分析,从任务科目、响应类型和可用感示环境3个维度进行飞行品质的等级评定研究,提出了直升机飞行品质综合评定的试飞技术研究思路,并对某型号直升机的试飞结果和有关问题进行了初步分析。     

直升机H_∞回路成形全姿态控制器设计

根据内外回路思想结合鲁棒H∞回路成形方法,设计了直升机双回路飞行控制系统。内回路主要完成直升机的全姿态控制,包括滚转角、俯仰角和偏航角的同时控制;外回路在内回路的基础上实现了速度跟踪。所设计的控制系统基本实现了直升机各通道间的解耦,且具有良好的跟踪性能和鲁棒性能。最后,按照ADS-33E标准对飞行性能进行了评估,结果表明飞行品质达到了1级水平。     

直升机中等幅度滚转姿态敏捷指标与障碍滑雪任务科目的相关性研究

以速率响应类型为例,对ADS-33E中直升机中等幅度滚转姿态敏捷指标进行分析研究,通过对国外不同直升机以及与滚转姿态敏捷相关的任务科目试飞结果进行分析,表明滚转姿态敏捷指标评价和与其相关的闭环任务科目指标评价具有良好的一致性。同时给出了滚转姿态敏捷试飞方法及某型直升机滚转姿态敏捷以及障碍滑雪科目试飞的结果和分析,验证了滚转姿态敏捷指标和障碍滑雪任务科目指标的一致性。     

直升机飞行品质等级数值认定方法研究

针对直升机机动飞行品质评估,ADS-33E-PRF飞行品质规范设立了不同机动性要求的任务—科目—单元,这些任务—科目—单元为驾驶员试飞进行品质评定提供了相应的依据.同时,这种主观评定方法存在成本高、风险大、周期长且无法指导直升机前期设计等问题,采用数值分析的方法是解决这一问题的有效方式.本文在总结直升机机动飞行驾驶员主...     

基于直升机/发动机非线性综合仿真模型的ALQR控制器设计

构建了UH-60A直升机六自由度非定常、非线性气动力模型以及完整的直升机/涡轴发动机非线性综合仿真模型。使用增广LQR方法设计了直升机飞行控制器,包线内大量仿真结果及与 控制器效果的对比表明该控制器解耦性能、指令跟踪性能优越,鲁棒性强。此外,该控制器设计过程简单和调参方便。借助上述综合仿真模型研究了发动机闭环系统与直升机的功率匹配关系,数字仿真表明,发动机能够满足直升机机常规飞行任务下的功率需求,功率涡轮转速下垂量满足直升机飞行操纵品质规范（ADS-33E）的要求。     

显模型跟踪控制技术在舰载无人直升机姿态控制中的应用

采用基于模型逆的显模型跟踪控制方法,借鉴ADS-33要求设计了舰载无人直升机俯仰姿态控制律,并进行了仿真验证,较好地解决了舰载无人直升机姿态控制的难题。     

基于直升机/发动机非线性综合仿真模型的增广LQR控制器设计

构建了UH-60A直升机六自由度非定常、非线性气动力模型以及完整的直升机/涡轴发动机非线性综合仿真模型.使用增广LQR方法设计了直升机飞行控制器,包线内大量仿真结果及与H_∞控制器效果的对比表明该控制器解耦性能、指令跟踪性能优越,鲁棒性强.此外,该控制器设计过程简单和调参方便.借助上述综合仿真模型研究了发动机闭环系统与直升机的功率匹配关系,数字仿真表明:发动机能够满足直升机机常规飞行任务下的功率需求,功率涡轮转速下垂量满足直升机飞行操纵品质规范(ADS-33E)的要求.      

纵列式直升机悬停飞行品质研究

以适合于飞行品质评价的纵列式直升机非线性飞行动力学模型为基础,根据有人驾驶垂直/短距起落飞机军用品质规范(MIL-F-83300)以及军用旋翼飞行器驾驶品质要求(ADS-33E-PRF),对纵列式直升机悬停开环状态下的飞行品质进行了计算分析.按照两种规范的要求,对纵列式直升机的动态响应特性与带宽、操纵特性与姿态敏捷性、轴间耦合以及横向突风扰动影响进行了分析,最后给出了一些有意义的结论.      

旋翼转速优化直升机的纵向操纵性与稳定性分析

针对不同旋翼转速、桨叶弹簧刚度、平尾面积对旋翼转速优化(OSR)直升机操纵性、稳定性的影响,建立了飞行动力学模型,该模型以自由尾迹计算旋翼入流,考虑了旋翼尾迹对其他气动部件的干扰,最后利用差分法计算直升机的气动导数及操纵导数矩阵.结果表明:旋翼转速的减小,降低了直升机的操纵性,增加了旋翼的迎角稳定性,但增加桨叶根部弹簧刚度则会提高直升机操纵性,同时也会使得稳定性下降;而旋翼转速优化直升机的无平尾设计虽然降低了直升机的纵向稳定性,使得样例直升机处于飞行品质规范ADS-33E中的第3级水平,由此带来的不稳定模态的振荡发散周期较长,并且取消平尾后提高了直升机的操纵性,通过飞行控制系统完全可以抑制,因此无平尾设计方案对旋翼转速优化直升机而言仍然是可接受的.      

直升机飞行动力学模型的验模方法研究

为验证所建立的直升机飞行动力学模型的正确性，根据先验数据建立了一套验模方法，确立了直升机飞行动力学建模过程的验模准则，分别给出针对配平，线化，操纵响应等计算项目结果正确性问题一般性的判断方法，研究了全状态线化模型，降阶模型及非线性模型之间的内在联系与适用范围，分析并得出操纵响应计算结果的正确性判别方法，最后，对直升机飞行品质评估中的频域与时域参数计算方法进行了讨论，针对实时飞行仿真应用的建模提出了一些见解。     

直升机姿态指令/姿态保持响应类型试飞验证技术研究

对直升机ACAH响应类型和RATE响应类型进行了分析比较,对ADS-33E中的直升机ACAH响应类型验证要求进行了分析研究,说明了ACAH响应类型在不良目视环境下使用的较强稳定性,给出了ACAH响应类型的试飞方法及某型直升机ACAH响应类型验证的试飞评定结果和分析。试验结果表明,该方法适用于直升机ACAH响应类型的验证。     

基于导航函数的直升机任务科目建模试飞技术

任务科目是ADS-33E规范要求的直升机飞行品质重要考核项目之一。基于导航函数的方法,通过直升机非线性飞行动力学模型实现任务科目的数值仿真,获得目标直升机任务科目所需的操纵量及操纵规律。通过飞行试验结果的验证及分析表明,数值计算结果及模型真实有效,对直升机任务科目的飞行试验具有指导作用。     

直升机横向TRC响应类型及飞行品质仿真分析

结合直升机实际飞行试验数据,对某型中央操纵杆、ACAH响应类型直升机进行建模及验证,并以该试验机为基础设计满足ADS-33E美国军用旋翼飞行器飞行品质规范要求的平移速率(TRC)响应类型,对直升机不同设计参数及气动参数下的TRC响应类型特征及稳定性进行了仿真分析,对指导直升机TRC响应类型的设计及考核具有重要意义。