静不稳定飞行器等价人机闭环特性的飞行试验鲁棒确定方法技术

技术编号:6042030 阅读:249 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种静不稳定飞行器等价气动伺服弹性鲁棒稳定性的飞行试验确定方法,用于解决现有的飞行试验确定方法建模误差大的技术问题。技术方案是通过扫频飞行试验可以得到静不稳定飞行器多回路系统的闭环传递函数频率特性矩阵,按照闭环传递函数与开环传递函数之间的对应关系,建立闭环传递函数与ASE稳定性之间的关系式,并将系统闭环传递函数频率特性矩阵进行特征分解,根据系统临界稳定的条件,得到多回路稳定裕度分析标量方程式,从而计算整体回路的ASE稳定性,大大简化了问题难度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种飞行品质的飞行试验确定方法,特别涉及静不稳定飞行器等价人 机闭环特性的飞行试验鲁棒确定方法。
技术介绍
在高性能飞机的研制中,评价一架飞机飞行品质的好坏,不仅取决于飞机本身和 驾驶员操纵的动力学特性,还取决于驾驶员与飞机之间高度一致地配合,以及驾驶员与先 进飞机飞行控制系统之间功能分配的合理性。直到1980年后,评价飞机飞行品质的美军标 仍然存在着严重缺陷,即没有考虑驾驶员在操纵回路中的作用,因而由此所得的评价与试 飞员试飞后所得的结果仍有一定差距。近年来,正在发展一种有驾驶员参与系统的闭环准 则(尼尔2史密斯准则),但如何实现至今仍无有效算法。尼尔一史密斯准则是在1970年 提出的,它是一个闭环俯仰跟踪准则。它考虑问题的方法是在驾驶员驾驶飞机时与飞机构 成一个闭环系统,驾驶员轻松地操纵就能达到特定的飞行指标,则飞行品质是好的。为了获 得与驾驶员一致的对飞机的评价意见,则在理论分析中必须把驾驶员包括在内。通常,驾驶 员行为的数学模型是非线性的,可能是离散的,但当研究具有稳定性的操纵对象时,有用的 近似模型仍为线性。由大量飞行实践和仿真研究表明,驾驶员的行为由他的心理特性、生理 特性、周围环境、操纵系统、操纵对象所要完成的任务来决定,尽管驾驶员有着各自的特点, 但在完成单一的飞行任务中,大多数驾驶员的动作可由完全确定的数学模型来描述,它是 驾驶员行为的大量试验的平均状态,与实际情况很接近,因此现在大都采用如下形式的驾 驶员模型权利要求1. 一种,其特征在于包括 下述步骤(a)通过扫频飞行试验,获得静不稳定飞行器多回路系统含不确定量的闭环传递函数 频率特性矩阵Φ (j ω),每个条回路对应人-机模型相串联得到等效开环传递函数频率特 性矩阵_ TJm + lc-rja> 1 pyj^j ~ ^p Τ;]ω+\YpU ω) = Kp式中,j是虚数符号,ω表示频率,Kp为每条回路的附加的增益,Tl和T1分别表示人为 加入的超前或滞后时间常数,τ为每条回路的附加时间滞后;(b)对Φ(」ω)进行特征分解,得Φ (j ) = T(Jq)D(JQ)T1(JQ)贝丨Jdet{I +- 1)Φ( } = det{I + (Kp- 1)D(>;)} = 0μ jTja + ljTj(O + 1式中,det为行列式符号,T(jco)为线性变换矩阵,D(j ω)为约当阵,I为单位矩阵;(c)根据鲁棒稳定性条件,得到IlΠi=l{1 +-IMO)]}2 +-IMO)]}2<δ2式中,δ >0为不确定性影响的估计值,ddjco)为矩阵D(jco)的第i行第i列元素; 给定参数IY和T1,直接判定飞行器人-机特性的稳定裕度;给定参数Kp和τ,直接确定驾 驶员环节的静态增益、固有延时特性、超前补偿时间常数、驾驶员滞后补偿时间常数对系统 稳定裕度的影响。全文摘要本专利技术公开了一种静不稳定飞行器等价气动伺服弹性鲁棒稳定性的飞行试验确定方法,用于解决现有的飞行试验确定方法建模误差大的技术问题。技术方案是通过扫频飞行试验可以得到静不稳定飞行器多回路系统的闭环传递函数频率特性矩阵,按照闭环传递函数与开环传递函数之间的对应关系,建立闭环传递函数与ASE稳定性之间的关系式,并将系统闭环传递函数频率特性矩阵进行特征分解,根据系统临界稳定的条件,得到多回路稳定裕度分析标量方程式,从而计算整体回路的ASE稳定性,大大简化了问题难度。文档编号G05B13/04GK102081356SQ201110030528公开日2011年6月1日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日专利技术者史忠科 申请人:西北工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静不稳定飞行器等价人机闭环特性的飞行试验鲁棒确定方法,其特征在于包括下述步骤:(a)通过扫频飞行试验,获得静不稳定飞行器多回路系统含不确定量的闭环传递函数频率特性矩阵Φ(jω),每个条回路对应人-机模型相串联得到等效开环传递函数频率特性矩阵:Y↓[p](jω)=K↓[p]T↓[L]jω+1/T↓[I]jω+1e↑[-τjω]式中,j是虚数符号,ω表示频率,K↓[p]为每条回路的附加的增益,T↓[L]和T↓[I]分别表示人为加入的超前或滞后时间常数,τ为每条回路的附加时间滞后;(b)对Φ(jω)进行特征分解,得Φ(jω)=T(jω)D(jω)T↑[-1](jω)则det{I+(K↓[p]jT↓[L]ω+1/jT↓[I]ω+1e↑[-jτω]-1)Φ(jω)}=det{I+(K↓[p]jT↓[L]ω+1/jT↓[I]ω+1e↑[-jτω]-1)D(jω)}=0式中,det为行列式符号,T(jω)为线性变换矩阵,D(jω)为约当阵,I为单位矩阵;(c)根据鲁棒稳定性条件,得到*|{1+Re[(K↓[p]jT↓[L]ω+1/jT↓[I]ω+1e↑[-jτω]-1)d↓[i](jω)]}↑[2]+{Im[(K↓[p]jT↓[L]ω+1/jT↓[I]ω+1e↑[-jτω]-1)d↓[i](jω)]}↑[2]|≤δ↑[2]式中,δ>0为不确定性影响的估计值,d↓[i](jω)为矩阵D(jω)的第i行第i列元素;给定参数T↓[L]和T↓[I],直接判定飞行器人-机特性的稳定裕度;给定参数K↓[p]和τ,直接确定驾驶员环节的静态增益、固有延时特性、超前补偿时间常数、驾驶员滞后补偿时间常数对系统稳定裕度的影响。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:史忠科
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:87

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