[发明专利]一种用于民用电传飞机PIO研究的控制律设计方法

说明书

本发明一种用于民用电传飞机PIO研究的控制律设计方法属于飞行试验技术领域。本发明基于空中模拟试验机而实现，通过分析空中模拟试验机在试验状态点的气动模型及飞行品质特性，根据库珀‑哈珀准则选定在纵向和横航向上具有不同等级的目标品质特性，采用全状态反馈法计算控制律的反馈增益矩阵，同时加入时间延迟模块以及舵机速率饱和模块，使得空中模拟试验机的全量模型具有典型民用电传飞机响应特性并能够激发驾驶员诱发振荡PIO现象。本发明能够使得一架飞机在保证飞行安全的前提下，具备不同的驾驶员诱发振荡PIO趋势，为民用电传飞机PIO研究提供试验对象，填补国内空白。

技术领域

本发明一种用于民用电传飞机PIO研究的控制律设计方法属于飞行试验技术领域。

背景技术

驾驶员诱发振荡PIO事件作为飞行品质问题的反映现象之一，具有偶然性和普遍性，同时对飞行安全具有严重的危害性。我国民用电传飞机发展起步较晚，驾驶员诱发振荡PIO试飞技术基础薄弱，虽然国内在驾驶员诱发振荡PIO基础技术和适航试飞技术方面开展了大量研究，但是在适航试飞方法与评价方法等方面，缺乏驾驶员参与的、系统的飞行试验演示验证，其中，最大的制约因素是没有可用于民用电传飞机PIO研究的试验对象。

在进行民用电传飞机PIO驾驶员诱发振荡趋势评价方法研究过程中，试验对象需要具有不同的驾驶员诱发振荡PIO趋势，其中包括库珀-哈珀准则评分等级为1、2、3级的飞机。目前国内没有驾驶员诱发振荡PIO趋势明显的飞机，这种飞机飞行安全不能得到保证。

发明内容

本发明的目的是：根据民用电传飞机驾驶员诱发振荡PIO趋势评价方法研究的需要，设计一种控制律，使得试验机具有典型的民机飞行响应，且具备不同的驾驶员诱发振荡PIO趋势。

本发明的技术方案是：

一种用于民用电传飞机PIO研究的控制律设计方法，基于空中模拟试验机而实现，所述方法包括以下步骤：

步骤1：选定驾驶员诱发振荡PIO评价试验的试验状态，对空中模拟试验机的气动参数进行分析，建立空中模拟试验机的六自由度全量模型，并得到在该试验状态下空中模拟试验机的小扰动线性矩阵和品质特性，所述品质特性包括纵向静稳定性、短周期模态特性、横航向静稳定性、荷兰滚模态特性、滚转模态特性、螺旋模态特性；

步骤2：利用步骤1中得到的小扰动线性矩阵、短周期模态特性、荷兰滚模态特性、滚转模态特性、螺旋模态特性，根据库珀-哈珀准则选定在纵向和横航向上具有不同等级的目标品质特性，采用全状态反馈法计算控制律的反馈增益矩阵，并搭建控制律模型；

步骤3：以步骤2中得到的控制律模型为基础，向其加入指令模型模块、迎角保护模块、纵向通道积分模块、横航向交联模块，使得空中模拟试验机在该试验状态下具有典型的民机品质特性；

步骤4：将步骤3中得到的控制律模型加入到空中模拟试验机的全量模型中，并根据空中模拟试验机的全量模型的仿真计算结果对控制律模型的参数进行调整；

步骤5：以步骤4中得到的空中模拟试验机的全量模型为基础，向其加入时间延迟模块以及舵机速率饱和模块，使得空中模拟试验机的全量模型能够激发驾驶员诱发振荡PIO现象；

步骤6：将步骤5中得到的空中模拟试验机的全量模型集成至模拟器中，进行人在回路的模拟器闭环试验，对步骤4中得到的控制律模型进行参数调整，使空中模拟试验机的全量模型达到适用于民用电传飞机驾驶员诱发振荡PIO评价方法研究的状态。

在步骤2中选择目标品质特性时，目标品质特性共选取五组，其中：第一组目标品质特性纵行与横航向飞行品质都为1级，第二组目标品质特性纵向为2级、横航向为1级，第三组目标品质特性纵向为3级、横航向为1级，第四组目标品质特性纵向为1级、横航向为2级，第五组目标品质特性纵向为1级、横航向为3级；