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。     

Ту-154М变稳飞机空中飞行模拟试验评述

依据Ту－１５４М变稳飞机的特点，主要进行了不同操纵器、不同控制律和不同显示画面的飞行试验研究。特别是通过中央杆和侧杆、电传系统不同控制律飞行品质特性之间、两种先进控制方案及不同显示方式的比较，不仅掌握了这方面的试飞技术和评定技术，还亲身体验到变稳飞机在发展仿真技术，新机预研及提高试飞员试飞技术和评定技术等方面的巨大作用。     

Ty—154M变稳飞机空中飞行模拟试验评述

依据Ｔｙ－１５４Ｍ变换飞机的特点，主要进行了不同操纵器、不同控制律和不同显示画面的飞行试验研究。特别是通过中央杆和侧杆、电传系统不同控制律飞行品质特性之间。两种控制方案及不同显示方式的比较，不仅掌握了这方面的试飞试验和评定技术，还亲身体验到变稳飞机在发展仿真技术，新机预研及提高试飞技术和评定技术等方面的巨大作用。     

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。     

一种自适应控制增稳方案的实时仿真研究

 本文介绍一种侧向自适应控制增稳方案的实时数模混合仿真研究工作。内容包括软件设计编制和系统试验分析。研究结果表明:系统软件设计合理,运算精度高,稳定可靠;自适应控制增稳方案具有良好的自适应功能;带有该系统的飞机飞行品质满足MIL-F-8785C和MIL-F-9490C的要求。文章在最后指出了今后研究工作的方向和应解决的问题。     

用于评定未来运输机控制方案的空中飞行模拟器

苏联飞行研制院正在利用一架由图－154M运输改装的空中飞行模拟器进行研究工作。该模拟器的设计目的是用来进行先进控制方案的综合研究以及对“人－机”系统参数进行优化。模拟器上装备有侧杆控制器，小型驾驶盘，数字式飞行控制系统和平视显示器。此外，还可利用地面计算机，通过遥测装置按飞机－地面－飞机控制环控制模拟器。每个试验系统以及模拟器的动态特性均可在空中改变。本文讨论了试验系统在模拟器上实现的方式，给出了一些优化结果。比较了各种类型的小型控制器参数，根据控制器类型确定了运输机操纵品质，文中不给出了各种小型控制器的使用及其先进增强控制律（相对于运输机）的试验结果。通过飞行试验对于各种飞行控制律确定了飞行员导航数据的最佳显示格式。     

飞机力提示智能侧杆控制器设计方法

与传统侧杆控制器的作用不同,带力提示的智能侧杆控制器的附加功能是减缓和预防飞机在故障或边界状态下的人机不良耦合,以提高飞行安全性。飞机在故障或边界状态下,具有明显的飞行动力学特性突变的特点,飞机动力学特性突变会引起驾驶员操纵策略的变化。针对这些特点,研究其侧杆控制器设计的理论方法。通过分析飞机动力学特性突变引起的系统时变非线性及其在力提示下的驾驶员行为特点,建立了智能侧杆引导的人机系统模型。在此基础上,基于时变系统的频谱分析和人机系统的品质评价准则,提出了带力提示的智能侧杆控制器设计方法,并给出了详细的设计步骤。通过对飞机故障状态下的仿真,解释了力提示智能侧杆控制器减缓人机不良耦合的机理。仿真结果表明智能侧杆控制器在提高驾驶员控制精度的同时,减缓了人机不良耦合的趋势,从而验证了提出的设计方法的可行性和有效性。     

K8飞机自由飞模型飞控系统设计研究

自由飞模型是按相似原理以飞机模型空中投放试验来验证原型飞机的操稳性能或获取飞机参数等，现通过对Ｋ８飞机自由飞模型控制系统的研究。设计了静不稳定飞行状态下的控制增稳系统。并根据自由飞的特点，设置控制器接通与否两种工作状态，可进行人工操纵飞行和接入控制器的操纵飞行。飞行记录表明，控制系统设计是成功的，可起到对原型机仿真的作用。     

一架战斗机选择纵向增稳系统的分析

本文研究了飞机加装增稳系统后飞行品质的计算和检查中存在的问题。指出加装增稳系统后飞机短周期动态特性不能用一个二阶系统来描述,按二阶系统推出的解析公式已不再适用,需要考虑新的计算和检查方法。在本文中,列出了不同规范对纵向短周期特性的要求,分析了它们的物理意义和应用于加装自动器的飞机时所出现的问题。通过一架战斗机纵向动态特性的计算,论证了该机加装增稳系统的必要性,分析比较了三种增稳系统方案对改善短周期品质的效果和存在的问题。重点分析了采用控制——增稳方案后,提出了重新设计控制——增稳方案的建议。     

某机横侧向增稳系统控制律的设计

结合某机横侧向增稳系统控制律的设计作为实例，分析了飞机横侧向增稳系统反馈参数的选择及其对飞行品质的影响。给出了经试飞验证后的控制律参数的选择结果，并对有无增稳系统时飞机的横侧向飞行品质进行了对比，得出了横侧向增稳系统可以明显地改善飞机的荷兰滚模态品质，使之达到１级品质要求的结论。     

民用飞机纵向增稳系统分析及最优控制器设计

对一般增稳控制系统的结构及其优缺点进行了分析,以某型放宽了纵向静稳定性的民用飞机为研究对象,在巡航状态的典型设计点下,利用一种综合反馈结构的纵向增稳控制系统和最优二次型控制器的设计方法,设计了增稳系统,并对自然飞机和带增稳系统的飞机进行了系统性能仿真对比分析。结果表明,利用最优控制设计理论设计的纵向增稳系统,改善了阻尼特性和稳定性,对工程设计具有一定的实际借鉴价值。     

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.     

采用被动侧杆的民机设计中的人为因素考虑

与中央杆/盘或主动侧杆相比,被动侧杆的最大缺陷在于缺乏反驱装置,进而产生人-机交互信息以及主/副驾交互信息的缺失,增加了人为差错的出现概率;被动侧杆由于缺乏力反馈,会造成飞行员对触觉这一最直接信息的缺失,进而影响人-机操纵权限的分配。在民机设计中,可以考虑在被动侧杆上添加模式切换按钮,从而在保持飞行员超控权限和提供有效包线保护这两者间找到最佳平衡点。被动侧杆由于缺乏反驱装置,无法实现左、右侧杆的联动,因此更容易出现叠加操纵。在民机设计中,应当从视觉、听觉、触觉全方位对叠加操纵进行提示,同时借鉴已有的接替操纵操作程序,以提高飞行员的适应性。     

直升机控制增稳系统的一种综合设计方法

提出了特征结构配置/奇异值灵敏度分析/回路传递复现（LTR）综合设计方法,为某直升机在悬停飞行状态下,设计了控制增稳系统,并对飞机系统状态参数改变及由某个速度下过渡到飞机悬停状态的过渡过程进行了数字仿真。     

大型飞机推力调节应急飞行控制研究

推力调节(Propulsion Controlled Aircraft,以下简称PCA)应急飞行控制作为一种替代的控制策略,能够通过仅调节发动机推力,对常规操纵舵面失效的飞机提供一定的控制能力。首先从动力学角度对推力调节的可行性进行了分析,并在此基础上建立了PCA 总体方案,然后采用内环增稳、外环设计PID 控制器的方法,完成了PCA 纵向航迹倾斜角控制器、横航向滚转角控制器的设计,仿真结果表明利用推力调节实现航迹控制是可行的。最后将所设计的控制器应用于自动着陆系统,飞机能够准确跟踪航迹,满足性能要求。     

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。     

神经网络动态逆方法在飞控系统设计中的应用

探讨了神经网络与非线性动态逆方法相结合的神经网络动态逆方法，研究了神经网络动态的网络结构。为进一步改善直接动态逆控制器的性能，对由动态逆和原系统构成的伪线性系统，给出了两种综合方案，并将这种方法用于飞机指令增稳系统的设计。通过一种方案的仿真研究表明，综合控制策略不仅能够改善系统的动态性能，而且具有良好的鲁棒性。研究成果显示了神经网络动态逆方法的有效性和可行性及其在飞控系统设计中所具有的潜在能力。     

主动侧杆引导下的Ⅱ型驾驶员诱发振荡抑制

现代飞机采用放宽静稳定性构型和侧杆控制器操纵,使得舵面速率饱和引起的驾驶员诱发振荡（PIO）成为影响飞行品质的一个重要因素。针对舵面速率饱和引起的Ⅱ型PIO问题,设计了主动侧杆人感系统,其弹性系数随着舵面偏转速率饱和的发生而改变,从而达到抑制速率饱和的作用。基于主动侧杆引导下的人机闭环系统模型,仿真分析和飞行品质评价验证表明,基于系统误差在线调整人感系统弹性系数,能够降低舵机速率饱和的程度,改善飞行品质,有效抑制舵机速率饱和引起的Ⅱ型PIO。     

控制系统的神经网络鲁棒设计方法

拓展了基于一个给定的模型考虑系统的摄动问题的这种传统的鲁棒控制设计方法,给定多个模型,设计多个鲁棒控制器,将有更大的容许摄动范围,针对多个不同控制器用传统方法很难同时实现的状况,用具有定性和定量多模态控制能力的神经网络同时实现了多个传统控制器的功能,方法简单,实现容易。将该方法用于飞机增稳系统的控制设计,仿真结果证明控制效果良好。     

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。