飞机主动侧杆控制方案的研究与设计

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1、中图分类号：TP273.3论文编号：102870318-SX189学科分类号：081105硕士学位论文飞机主动侧杆控制方案的研究与设计硕士生姓名王欢学科、专业导航、制导与控制研究方向飞机主动侧杆技术指导教师孙永荣教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchandDesignonControlSchemeofActi

2、veSide-stickAThesisinNavigationGuidanceandControlbyWangHuanAdvisedbyProfessorSunYongrongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著

3、作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）南京航空航天大学硕士学位论文摘要飞机采用电传操纵系统后，飞行舵面上的气动力矩无法传递到操纵装置，导致飞机操纵品质不佳。主动侧杆的杆力可根据飞机的飞行状态实时调整，从而提高了飞机的操纵性能。本文针对主动侧杆的控制方案进行了深入研

4、究。首先，论文分析了基于力矩电机的主动侧杆工作原理，建立了控制模型，设计了半闭环控制结构。针对主动侧杆系统存在的摩擦转矩，分析并建立了两种摩擦模型，并进行了特性分析。其次，通过对主动侧杆静态和动态杆力特性的分析，构建了主动侧杆的阻抗控制策略，提出了主动侧杆在动态和静态切换时的杆力反馈测量方法，并基于专家PID和前馈补偿技术设计了杆力控制算法；采用改进的变P控制方法设计了主动侧杆自动回中算法。然后，针对主动侧杆的位置高精度控制问题，提出了改进自抗扰控制方法。为了克服传统自抗扰控制器在过渡过程存在超调和在稳态易发生高频震颤

5、等问题，提出了微分控制分离的方法。仿真结果表明，改进自抗扰控制算法可以快速跟随随动控制指令信号，并且可以抵抗较大的扰动力矩。最后，文中采用模块化设计思想，设计了主动侧杆的完整控制方案。设计了上位机监控软件，基于uC/OSII嵌入式实时操作系统设计了主动侧杆的主控制器软件，实现了主动侧杆的控制，并通过实验进行了性能测试分析。通过对工程样机的测试，验证了文中研究的控制方案的有效性；测试结果表明，本文研究的控制方案满足主动侧杆的功能需求和技术指标要求，具有较好的杆力特性和位置控制精度。关键词：主动侧杆，力反馈，转矩控制，专家

6、PID，阻抗控制，自抗扰控制i飞机主动侧杆控制方案的研究与设计ABSTRCTAfterfly-by-wirecontrolsystemisusedonaircraft,theaerodynamicmomentontheflightcontrolsurfacecannotbetransmittedtotheflightcontrols,resultinginpoorhandlingquality.Thestickforceoftheactiveside-stickcanbeadjustedinrealtimeaccord

7、ingtotheflightstatus,therebyenhancingtheaircraft'shandlingquality.Thispaperpresentsadeepresearchofthecontrolschemeoftheactiveside-sticksystem.Firstly,theoperatingprincipleofmotor-drivenactiveside-stickisanalyzedanditsmathematicalmodelisestablished.Then,asemi-clo

8、sed-loopcontrolstructureisdesigned.Inviewofthefrictiontorqueexistinginthemechanicalstructure,twofrictionmodelsareanalyzedandestablished.Secondly,basedontheanalysisoft