民机方向舵伺服作动系统频率特性分析研究

现代飞机越来越多地采用电传飞控技术,相较机械系统具有便于多功能综合、易于实现主动控制的优势。舵回路作为电传飞控系统的重要组成部分,用于执行控制指令实现舵面偏转,其控制特性对飞行品质影响至关重要。就某民机方向舵伺服作动系统进行频域特性的分析研究,建立数学模型,仿真分析其频域特性,并通过铁鸟综合实验台验证仿真结果。     

滑模变结构控制方法在电动舵系统中的应用研究

负载扰动对电动舵系统有着很大的影响,进而影响飞行器的飞行过程。为了解决这个问题,本文提出一种滑模变结构方法来控制电动舵系统。为了验证所提出的控制方法,给出了在不同的参数条件下的仿真结果。仿真结果表明本文所提到的控制方法对负载扰动有很好的鲁棒性。所以这种方法适合飞行环境复杂和负载变化剧烈的飞控系统。     

大型飞机飞控系统舵面偏角检测非线性补偿技术研究

根据大型飞机结构特点及飞行控制系统的要求,提出了基于线性可变差动传感器(Linear Variable Differential Transducer,LVDT)舵面偏角检测思路。针对大型飞机飞控系统中LVDT安装带来的非线性问题,根据LVDT工作原理和三角几何原理,提出一种面向大型飞机飞控系统舵面偏角检测的LVDT安装模型和非线性补偿算法。该算法经过试验验证,能够有效降低LVDT安装带来的非线性,为后续飞机舵面偏角的测量提供参考依据。     

某机蹬舵反倾斜问题研究

本文通过理论分析和数字住仿真计算，讨论了某型飞机在有自动飞行控制系统工作时出现的蹬舵反倾斜问题，找出了问题存在的原因（飞控系统中交联信号侧向过载ｎ，在副翼通道中的正反馈是引起某机产生蹬舵反倾斜的主要原因），给出了蹬舵反倾斜对飞机品质的影响，提出了改进措施，在飞机试飞中得到了应用。     

基于射流飞控技术的无操纵面飞行器研究进展

无操纵面飞行器又称无副翼、无襟翼或是全无舵飞行器,其原理是采用流动控制技术产生"虚拟舵面"效应,取代副翼、方向舵及升降舵等操纵面。采用射流飞行控制技术可以减轻飞行器的自身重量,使飞行器升阻比更高,气动性能、隐身性更好。本文综述了无操纵面飞行器的国内外发展现状,概述了通过环量控制实现流体飞控的方法,详述了采用后缘吹气和实现无操纵面飞行的实施原理,介绍了最新进展,最后总结了无操纵面飞行器存在的问题和未来发展。     

舵面损伤的气动模型及故障检测研究

针对飞机舵面损伤故障检测和诊断的气动模型和飞行状态限制，提出了在线故障模式预测方法，并使用某机的故障及正常风洞数据建立了舵面损伤非线性气动模型。最后，仿真验证了该方案的气动模型独立性、飞行状态及操纵的适应性。结果表明，该方法可提高自修复飞控系统中舵面损伤故障检测算法的适用性和工程应用能力。     

多舵面飞机电力作动系统协调控制策略研究

随着大型飞机舵面结构布局的变化,传统的集中式结构飞控系统难以满足舵面协调过程中准确性的要求。为此引入多智能体的概念,将单个舵面等效为一个智能体,构建分布式电力作动系统的多智能体系统结构。采用联盟式体系结构,分别对联盟内部分体式舵面智能体的同步联动控制、不同联盟间舵面协调偏转控制进行控制策略的设计,并建立仿真模型。仿真结果表明,舵面能够准确地收敛到给定的舵面协调偏转状态,并且该策略能有效抑制舵面负载干扰引起的协调偏转率波动,解决了传统集中式飞控系统多舵面协调控制准确性不好的问题。     

民用飞机飞控系统主舵面卡阻试飞方法研究

某型民用飞机是我国首次全面采用CCAR25部进行适航取证的飞机型号,民航当局特别关注飞控系统舵面卡阻故障状态下的飞行试验验证。为了保证该民用飞机飞控系统舵面卡阻试飞顺利开展,针对舵面卡阻方案设置及卡阻试飞方法进行深入研究,提出三种舵面卡阻方案,对各方案优缺点进行分析,重点介绍卡阻故障模拟方案的原理及试飞安全控制方案,并根据适航标准要求制订具体的卡阻试飞方法;通过铁鸟台试验对卡阻故障模拟方案和卡阻试飞方法进行验证。结果表明:卡阻故障模拟方案满足舵面卡阻要求,卡阻试飞方案具有较高的可行性。     

民用飞机飞控系统舵面卡阻试飞方法研究

某型民用飞机是我国首次全面采用CCAR25部进行适航取证的飞机型号,民航当局特别关注飞控系统舵面卡阻故障状态下的飞行试验验证。为了保证该民用飞机飞控系统舵面卡阻试飞顺利开展,针对舵面卡阻方案设置及卡阻试飞方法进行深入研究,提出三种舵面卡阻方案,对各方案优缺点进行分析,重点介绍卡阻故障模拟方案的原理及试飞安全控制方案,并根据适航标准要求制订具体的卡阻试飞方法;通过铁鸟台试验对卡阻故障模拟方案和卡阻试飞方法进行验证。结果表明：卡阻故障模拟方案满足舵面卡阻要求,卡阻试飞方案具有较高的可行性。     

飞行控制系统舵面效率损失率估算方法研究

以某型飞机为研究对象，论述了一种基于模型的自修复飞行控制系统舵面效率损失率的估算方法。首次提出了采用多传感器信息融合来估算舵面效率损失率。因为舵面损伤故障采用全局滤波法检测，没有可直接测量其损伤程度的传感器，所以需要从飞控系统中多个传感器的测量信号综合判决来估算舵面损伤情况。最后，对所设计的舵面效率损失率的估算方法进行了数字仿真研究。仿真结果验证了该方法具有较高的准确性和实时性，为飞行控制系统舵面效率损失率的估算提供了一种有效的方法。     

Predictor-based model reference adaptive roll and yaw control of a quad-tiltrotor UAV

An attempt is made to apply modern control technology to the roll and yaw control of a rudderless quad-tiltrotor Unmanned Aerial Vehicle (UAV) in the latter part of the flight mode transition, where aerodynamic forces on the tiltrotor’s wings start to take effect. A predictor-based adaptive roll and yaw controller is designed to compensate for system uncertainties and parameter changes. A dynamics model of the tiltrotor is built. A Radial-Basis Function (RBF) neural network and offline adaptation method are used to reduce flight controller workload and cope with the nonlinearities in the controls. Simulations are conducted to verify the reference model response tracking and yaw-roll control decoupling ability of the adaptive controller, as well as the validity of the offline adaptation method. Flight tests are conducted to confirm the ability of the adaptive controller to track different roll and yaw reference model responses. The decoupling of roll and yaw controls is also tested in flight via coordinated turn maneuvers with different rotor tilt angles.     

Virtual flight test of pitch and roll attitude control based on circulation control of tailless flying wing aircraft without rudders

Circulation Control(CC) realizes rudderless flight control by driving compressed air jet to generate a virtual rudder surface, which significantly improves low detectability. The layout plan of combined control rudder surface is proposed based on the tailless flying wing aircraft. The closed-loop jet actuator system and stepless rudder surface switching control strategy are used to quantitatively study the control characteristics of circulation actuator for pitch and roll attitude through 3-DOF ...     

先进重构飞行控制技术和方法研究

重构飞行控制技术本质上是一种容错飞行控制技术，它使飞控系统具有适应未知故障和损伤的能力，从而可以有效地提高安全性和任务效能。先进重构飞行控制技术在原有的基础上更加强调自适应的能力，而不再依赖故障诊断和隔离（FDI）系统，因而促进了鲁棒控制、智能控制和逢适应控制技术在该领域的交叉和融合。首先回顾了重构飞行控制技术的发展现状，然后给出了几种先进重构控制方法，并总结了先进重构飞行控制技术的主要技术优势，最后展望了它的发展趋势和应用前景。     

某型无人直升机前飞段仿真建模与试飞验证

针对某型无人直升机无铰式旋翼技术验证和飞行试验需求,建立了能够用于实时仿真的非线性飞行动力学模型,并基于经典PID控制算法完成了飞行控制律设计。为验证理论模型准确性和控制参数合理性,相继开展了盘旋飞行和大速度飞行的半物理仿真和飞行试验,并基于飞行试验控制效果评估完成了部分控制参数的优化设计。数据分析表明:半物理仿真和飞行试验的时域响应和配平特性均吻合较好,验证了非线性飞行动力学模型的准确性;飞行试验中无人直升机姿态和速度响应均能够较好地跟踪其设定值,所设计的飞行控制参数能够满足某型无人直升机稳态飞行控制要求。     

高性能飞机发展对控制理论的挑战

根据笔者30余年来飞行试验研究的实践,从实际飞行的角度简要综述了影响飞行安全的大迎角过失速机动、超低空重载空投、飞行器突发故障和无人机控制方法研究。描述了操纵稳定性飞行试验获取飞机模型的手段和通常飞行控制器设计对模型的近似,给出了8个飞行鲁棒控制的研究问题;对超低空重载空投控制方法进行了描述,并给出了飞行器出现故障时突变模型和容错控制方法;同时,描述了测量对飞行控制特别是对保障无人机飞行安全的重要性,指出了飞行控制方法研究存在的部分问题,并建议有关高校研究单位从稳定性很好的四旋翼转向固定翼或单旋翼战术无人机等高层次研究。     

Full mode flight dynamics modelling and control of stopped-rotor UAV

The Stopped-Rotor(SR) UAV combines the advantages of vertical take-off and landing of helicopter and high-speed cruise of fixed-wing aircraft. At the same time, it also has a unique aerodynamic layout, which leads to great differences in the control and aerodynamic characteristics of various flight modes, and brings great challenges to the flight dynamics modelling and control in full-mode flight. In this paper, the flight dynamics modelling and control method of SR UAV in full-mode flight is st...     

Reconfigurable Flight Control Design for Combat Flying Wing with Multiple Control Surfaces

With control using redundant multiple control surface arrangement and large-deflection drag rudders,a combat flying wing has a higher probability for control surface failures.Therefore,its flight control system must be able to reconfigure after such failures.Considering three types of typical control surface failures(lock-in-place(LIP),loss-of-effectiveness(LOE) and float),flight control reconfiguration characteristic and capability of such aircraft types are analyzed.Because of the control surface redundancy,the aircraft using the dynamic inversion flight control law already has a control allocation block.In this paper,its flight control configuration during the above failures is achieved by modifying this block.It is shown that such a reconfigurable flight control design is valid,through numerical simulations of flight attitude control task.Results indicate that,in the circumstances of control surface failures with limited degree and the degradation of the flying quality level,a combat flying wing adopting this flight control reconfiguration approach based on control allocation could guarantee its flight safety and perform some flight combat missions.     

飞行力学和飞行控制试飞技术

为了适应高增益,全权限数字电传操纵系统飞行试验的需要,利用已研制成功的多台地面飞行模拟器和ＢＷ－１纵向,ＩＦＳＴＡ三自由度空中飞行模拟试验机,模型自由飞研究以及具有现代先进水平的机载数据采集记录和地面实时监控系统等设备和技术手段,进行了电传飞机的飞行品质和飞控稳定性等问题的研究,包括试飞输入设计,电传飞机飞行品质,电传飞控系统稳定裕度等。最后,提出了对下一代飞机飞行力学和飞行控制方面需要研究的试飞     

基于 LSTM的飞控系统状态监控

监测飞控系统状态参数是保证无人机飞行安全的重要手段。针对无人机飞控系统的组成特点和飞行控制律,设计并构建了基于长短期记忆网络(Long Short Term Memory Network,LSTM)的飞控系统状态监控模型。首先,利用无人机历史飞参数据训练模型,建立输入飞参数据与状态参数的回归映射关系;然后,利用训练好的网络模型,实时预测飞控系统的状态参数,通过对比实测值与预测值之间的差异,实现飞控系统的状态监控。选取无人机飞参数据进行实验,基于 LSTM的算法比反向传播神经网络(BPNN)、支持向量机(SVM)预测精度高,MSE平均值分别低 0.01和 0.26,MAE平均值分别低 0.05和 0.12。结果表明,所提出的方法能够有效监控飞控系统,为无人机飞行管理决策提供数据支持。     

总能量控制原理在地形跟随飞行控制中的应用

应用总能量控制原理设计了控制飞行高度的地形跟随飞行控制系统,并通过引入飞行高度和飞行速度的偏差控制,基本消除了总能量控制系统存在的稳态误差;引入俯仰角和俯仰角速率反馈回路以增加阻尼,消除俯仰角振荡,最后对该系统进行了解耦性能和地形跟随仿真。结果表明,用总能量原理设计的地形跟随飞行控制系统体现了飞机升降舵和油门杆一体化设计的思想,可实现飞行速度/航迹角的解耦控制,对给定地形可达到良好的跟随效果。