多輸入-多輸出等價氣動伺服彈性魯棒穩定性的飛行試驗確定方法

2023-06-01 04:48:11 1

專利名稱：多輸入-多輸出等價氣動伺服彈性魯棒穩定性的飛行試驗確定方法
技術領域：
本發明涉及一種氣動伺服彈性穩定性的飛行試驗直接等價確定方法，特別涉及多 輸入-多輸出等價氣動伺服彈性魯棒穩定性的飛行試驗確定方法。
背景技術：
氣動伺服彈性(ASE)穩定性分析的研究目的是依靠氣動伺服彈性模型，並結合試 飛試驗數據，分析並預測氣動伺服彈性系統的穩定性，最終確定飛機穩定飛行的飛行包線。 傳統的穩定性分析方法是藉助飛行試驗，逐個分析系統的每個迴路，利用經典的Bode圖或 Nyquist圖獲得系統的幅值裕度和相角裕度。然而，對於現代飛機而言，由於採用了多迴路 的電傳操縱系統，從而導致其氣動伺服彈性系統也存在較為複雜的耦合關係，上述的SISO 系統分析方法並不適用，因此，如何有效的設計、分析以及預測多迴路ASE系統的穩定性就 成了當前亟待研究的問題。多迴路氣動伺服彈性系統穩定性分析是伴隨我國自主研製新型飛機出現的新問 題，也是當今國際上飛機設計及試飛中普遍關注的問題。研究多迴路ASE系統的分析方法 可以滿足我國新型電傳操縱飛機的設計及試飛的要求，以便在飛機設計之初就能夠對ASE 穩定性進行有效評估，指導飛機總體設計；同時在飛機試飛定型階段，運用該方法設計試飛 方案，從試驗角度驗證實際ASE系統的穩定性。在國際上同類研究中，美國最早採用魯棒分 析方法分析並預測ASE系統的飛行包線，並在F18試驗機的ASE試飛驗證中得到應用，遺憾 的是該方法對氣動彈性模型的依賴度過高，需要成熟的建模方法和準確的標稱模型；而且， 魯棒分析方法的保守性及多次迭代計算也是制約其應用的障礙。

發明內容
為了克服現有的魯棒分析方法的保守性及計算複雜的缺點，本發明提供一種多輸 入-多輸出等價氣動伺服彈性魯棒穩定性的飛行試驗確定方法，該方法通過掃頻飛行試驗 等方法得到多輸入-多輸出系統的開環傳遞函數頻率特性矩陣，在每個迴路串聯增益可滯 後相角，通過對系統開環頻率特性矩陣進行特徵分解，在顫振頻率相鄰區間按照閉環頻率 特性的直接等價得到相位、幅值裕度的標量判斷式，可以在顫振頻率處類似於單輸入-單 輸出系統的方式計算相位裕度和ASE穩定性。本發明解決其技術問題採用的技術方案是，一種多輸入-多輸出等價氣動伺服彈 性魯棒穩定性的飛行試驗確定方法，其特點是包括以下步驟(a)根據掃頻飛行試驗建立含有不確定量的飛行器多迴路傳遞函數頻率特性矩陣 Gm(j )，並且定義Yp(jco) = Kpe_」"，與開環頻率特性矩陣相串聯得到等效開環頻率特 性矩陣『(jo) Yp(jco)式中，j為虛數符號，ω表示頻率，GM(jco)的下標1表示迴路數目，Kp為每條迴路的附加的增益，τ為每條迴路的附加時間滯後；(b)閉環傳遞函數頻率特性特徵多項式為以下行列式關係
權利要求
1. 一種多輸入-多輸出等價氣動伺服彈性魯棒穩定性的飛行試驗確定方法，其特徵在 於包括下述步驟(a)根據掃頻飛行試驗建立含有不確定量的飛行器多迴路傳遞函數頻率特性矩陣 Gm(j )，並且定義Yp(jco) = Kpe_」"，與開環頻率特性矩陣相串聯得到等效開環頻率特 性矩陣
全文摘要
本發明公開了一種多輸入-多輸出等價氣動伺服彈性魯棒穩定性的飛行試驗確定方法，用於解決現有的魯棒分析方法的保守性及計算複雜的技術問題。技術方案是通過掃頻飛行試驗等方法得到多輸入-多輸出系統的開環傳遞函數頻率特性矩陣，在每個迴路串聯增益可滯後相角，通過對系統開環頻率特性矩陣進行特徵分解，在顫振頻率相鄰區間按照閉環頻率特性的直接等價得到相位、幅值裕度的標量判斷式，可以在顫振頻率處類似於單輸入-單輸出系統的方式計算相位裕度和ASE穩定性；本發明通過特徵線性變換簡化了問題，得到了標量判斷式，給出了具有鴨翼飛行器彈性飛行時的顫振邊界穩定性穩定、裕度和安全性計算方法，減少了現有方法保守性。
文檔編號G05B13/02GK102081349SQ201110030459
公開日2011年6月1日 申請日期2011年1月27日 優先權日2011年1月27日
發明者史忠科 申請人:西北工業大學