[发明专利]基于自适应谐波识别频响修正的直升机振动主动控制方法

说明书

本发明公开了基于自适应谐波识别频响修正的直升机振动主动控制方法，该方法针对直升机振动控制过程中直升机的机体动力学建模误差和直升机飞行中机体频响函数的变化导致直升机振动主动控制效果下降甚至控制发散等问题，提出了通过根据控制误差响应信号的谐波系数对控制系统的频响函数的参数进行实时修正的自适应谐波识别识别算法，以实现在直升机建模误差较大的情况下对直升机振动进行主动控制的目的。本方法具备频响估测精度高、控制收敛快、计算量小以及无需额外激励等优势，在建模误差较大时可实现高效、自适应性强且收敛快的控制效果。

技术领域

本发明属于直升机振动控制技术领域。

背景技术

振动主动控制技术广泛应用于直升机的振动控制领域以满足对直升机低振动水平 的严格要求。传统振动主动控制算法的实现都依赖于对直升机振动主动控制系统动力学 模型参数的精确获取。直升机振动主动控制系统的动力学模型通常在离线的情况下通过 动力学测试或者风洞实验建立，因此不可避免地存在建模误差。同时直升机飞行状态的改变，负载质量和重心的变化等因素也会引起控制系统的动力学模型的变化。此外，对 于变转速直升机，旋翼转速的变化引起的旋翼载荷频率的变化同样会改变振动主动控制 系统的频响，引起建模误差。因此基于离线建模的传统振动主动控制方法在存在较大建 模误差时会出现控制效果下降，甚至控制发散的情况。

基于次级通道在线识别的滤波x-最小平均二次型(Fx-LMS)控制算法是基于LMS算法的改进算法，通过引入次级通道在线识别算法在控制过程中对作动器至控制误差输出点的传递函数(即次级通道)进行识别，实现高鲁棒性的控制效果。然而这类算法的实 现往往需要引入额外的白噪声激励以实现次级通道的识别，因此会降低控制效果。此外， 基于高阶谐波控制的自适应谐波稳态(Adaptive Harmonic Steady State,AHSS)控制算法 可在频域内实现控制系统频响识别，但是此类算法依赖于测量响应的离散傅里叶变换数 据，且需要足够大的时间间隔以保证系统响应达到谐波稳态。对于阻尼低且自然频率较 低的直升机机体结构来说，此类控制算法过长的谐波稳态时间间隔会导致控制收敛时间 过长，无法满足高标准的直升机振动水平要求。同时，为了实现对频响函数的精确识别， 这类算法需要持续施加额外的连续激励，同样会引起控制效果下降。另外，这些算法通 常需要进行矩阵求逆或矩阵特征值计算，当系统控制输入和测点响应的数量较多时，会 大大增加算法的计算量。

发明内容

发明目的：为了解决上述背景技术存在的问题，本发明提供了一种基于自适应谐波 识别频响修正的直升机振动主动控制方法。

技术方案：本发明提供了一种基于自适应谐波识别频响修正的直升机振动主动控制 方法，具体包括如下步骤：

S1：根据直升机处于无振动控制下的振动响应在旋翼通过频率处的幅值大小，确定 输入至作动器的控制信号的谐波阶数I_c；对频响函数增广得到增广频响函数对频响函数，增广频响函数和输入至作动器的控制信号进行初始化；

S2：根据当前输入至作动器的控制信号的谐波系数，计算控制信号，并将该控制信号输入至作动器，使得作动器驱动直升机产生作动响应，将当前时刻直升机控制目标上 产生的作动响应信号和当前时刻旋翼载荷在控制目标处产生的激励响应信号叠加作为 当前时刻该控制目标的控制误差响应信号，安装在对应控制目标上的传感器实时采集该 控制目标上的控制误差响应信号，从而得到当前时刻的控制误差响应信号；

S3：根据S2得到的控制误差响应信号，对该响应信号的谐波系数进行识别，根据识别到的谐波系数得到控制误差响应信号的谐波系数矢量；根据控制误差响应信号的谐波系数矢量，当前输入至作动器的控制信号的谐波系数以及上一个时刻修正的增广频响函数，对当前时刻的增广频响函数进行修正，从而对当前时刻的频响函数进行修正；

S4：根据S3中的控制误差响应信号的谐波系数矢量和当前时刻修正后的频响函数， 计算下一个时刻输入至作动器的控制信号的谐波系数，并转S2。