專利名稱：靜不穩定飛行器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：
本發明涉及一種飛行試驗確定方法，特別涉及靜不穩定飛行器等價氣動伺服彈性 (ASE)魯棒穩定性的飛行試驗確定方法。
背景技術：
氣動伺服彈性穩定性分析的研究目的是依靠氣動伺服彈性模型，并結合試飛試 驗數據，分析并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借助飛行試驗，逐個分析系統的每個回路，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，對于現代飛機而言，由于采用了多回路 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復雜的耦合關系，上述的SISO 系統分析方法并不適用，因此，如何有效的設計、分析以及預測多回路ASE系統的穩定性就 成了當前亟待研究的問題。多回路氣動伺服彈性系統穩定性分析是伴隨我國自主研制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。研究多回路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，美國最早采用魯棒分 析方法分析并預測ASE系統的飛行包線，并在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；特別是由于現代戰斗機放 寬了靜穩定性，在飛行試驗時，必須使飛機帶有增穩系統，否則容易出現飛行事故；因此，通 常都是通過閉環飛行試驗并結合控制器模型的方法近似得到飛行器的開環特性，由此帶來 了較大的建模誤差。
發明內容
為了克服現有的飛行試驗確定方法建模誤差大的不足，本發明提供一種靜不穩定 飛行器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可以 得到靜不穩定飛行器多回路系統的閉環傳遞函數頻率特性矩陣，按照閉環傳遞函數與開環 傳遞函數之間的對應關系，建立閉環傳遞函數與ASE穩定性之間的關系式，并將系統閉環 傳遞函數頻率特性矩陣進行特征分解，根據系統臨界穩定的條件，得到多回路穩定裕度分 析標量方程式，從而計算整體回路的ASE穩定性。本發明解決其技術問題采用的技術方案是，一種靜不穩定飛行器等價氣動伺服彈 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1、通過掃頻飛行試驗，獲得靜不穩定飛行器多回路系統含有不確定量的閉環傳遞 函數頻率特性矩陣Φ (j ) =G(j ) [!+G(Jw)]-1 ；為了確定系統的相位裕度和幅值裕度，定義Yp(j ) = Kpe_〃"，并串聯接至等價開環系統；式中，j為虛數符號，ω表示頻率，Φ(」ω)為閉環傳遞函數頻率特性矩陣，G (j ω ) 為開環傳遞函數頻率特性矩陣，I為單位矩陣，Kp為每條回路的附加的增益，τ為每條回路 的附加時間滯后；2、當系統臨界穩定時，復變量s的實部為零，令s = 為純虛數，滿足以下行列 式關系 I (Κρθ_τ」ω-1)Φ(」ω)+ | =0，對Φ (j ω )進行特征分解，得Φ (j ω ) = T (j ω ) D (j ω ) Γ1 (j ω )式中，T(jco)為線性變換矩陣，D(j ω)為約當陣；3、取τ =0，選定顫振頻率段[ω。，ω J，求解滿足以下等式
權利要求
1. 一種靜不穩定飛行器等價氣動伺服彈性魯棒穩定性的飛行試驗確定方法，其特征在 于包括下述步驟(a)通過掃頻飛行試驗，獲得靜不穩定飛行器多回路系統含有不確定量的閉環傳遞函 數頻率特性矩陣Φ (j ) =G(j ) [Ι+ΟΟω)]-1 ；為了確定系統的相位裕度和幅值裕度，定 義Yp(j ) =Kpe_”'“，并串聯接至等價開環系統；式中，j為虛數符號，ω表示頻率，Φ (j )為閉環傳遞函數頻率特性矩陣，G(jco)為 開環傳遞函數頻率特性矩陣，I為單位矩陣，Kp為每條回路的附加的增益，τ為每條回路的 附加時間滯后；(b)當系統臨界穩定時，復變量s的實部為零，令S= 為純虛數，滿足以下行列式關 系 |(ν-”·ω-1)Φ(」ω)+ | =0，對 Φ (j ω )進行特征分解，得Φ (j ω ) = T (j ω ) D (j ω ) Γ1 (j ω )式中，T(jco)為線性變換矩陣，D(j ω)為約當陣；(c)取τ=0，選定顫振頻率段[ω。，ω」，求解滿足以下等式
全文摘要
本發明公開了一種靜不穩定飛行器等價氣動伺服彈性魯棒穩定性的飛行試驗確定方法，用于解決現有的飛行試驗確定方法建模誤差大的技術問題。技術方案是通過掃頻飛行試驗可以得到靜不穩定飛行器多回路系統的閉環傳遞函數頻率特性矩陣，按照閉環傳遞函數與開環傳遞函數之間的對應關系，建立閉環傳遞函數與ASE穩定性之間的關系式，并將系統閉環傳遞函數頻率特性矩陣進行特征分解，根據系統臨界穩定的條件，得到多回路穩定裕度分析標量方程式，從而計算整體回路的ASE穩定性，大大簡化了問題難度。
文檔編號G05B13/02GK102081350SQ20111003052
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