基于速率限制的Ⅱ型驾驶员诱发振荡评估方法

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1、第3卷第4期航空工程进展VoI．3No．42012年11月ADVANCESINAER0NAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGNOV．20I2文章编号：1674—8190(2012)04—427—06基于速率限制的Ⅱ型驾驶员诱发振荡评估方法刘继权，豆国辉(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：速率限制问题已成为电传操纵飞机发生驾驶员诱发振荡(PIO)的主要原因。在新机设计中，随着复杂性的提高，预测PIO变得更加困难和重要。以人一机系统为研究对象，讨论速率限制对系统的影响，重点分

2、析验证基于速率限制的Ⅱ型PIO的开环发生点(OLOP)准则的评估方法。针对不同飞行状态下的飞机纵向运动模型，使用两种驾驶员控制模型，在不同的驾驶员输入、不同速率限制条件下进行数值仿真试验研究。结果表明：0L0P准则是有效的评估工具，杆振幅因素对评估结果的影响较强。关键词：驾驶员诱发振荡；速率限制；OLOP准则；驾驶员模型；飞机模型中图分类号：V212．1文献标识码：APredictionMethodsofCategoryⅡPilotInducedOscillationsDuetoActuatorRate

3、LimitingLiuJiquan，DouGuohui(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：ActuatorratelimitinghasbeenacausalorcontributingfactorforPilotInducedOscillations(PIO)ex—periencedonwire-controlaircraft．PredictingPIOisdifficu

4、lttodowithanycertaintyandbecomesevenmoredifficultwiththeevolvingcomplexityinneweraircraftdesigns．Theclosed—looppilot—aircraftsystemisthere—searchobject．Theeffectofactuatorratelimitingisdiscussed．Thepredictionmethodsofcategory1IPIOduetoactuatorratelimitin

5、gandOpenLoopOnsetPoint(OLOP)criterionarestudied．TheOLOPcriterion’Sabili—tyisevaluatedtopredictPIOondifferentaircraftlongitudinalmodelwithdifferentratelimitingvaluesusingtWOpilotmodelsinsidedifferentpilotinputs．TheresultsofanalysisshowthatOLOPcanbeauseful

6、designtool，buttheinfluenceofstickvibrationamplitudeisstrong．Keywords：PilotInducedOscillation；actuatorratelimiting；OpenLoopOnsetPointcriterion；pilotmodel；air—eraftmode】高，PIO发生的机率大大增加，PIO事件的危害性0引言也愈来愈严重，预测PIO也变得更加复杂和困难。新的PIO评估准则的开发和应用是飞机设计人员在有人驾驶的百年历史中几乎每一

7、种飞机都存在驾驶员诱发振荡现象(PilotInducedOscilla—努力追求的目标。tion，简称PIO)，从莱特兄弟第一架飞机到现代飞PIO按非线性程度分成三种类型：I型是线性机无一例外¨。的人一机系统耦合振荡，飞机动力学特性基本上是随着飞机控制系统功能的增强和复杂性的提线性的；lI型是由舵面速率限制和／或位置限制等非线性因素而产生的人一机系统耦合振荡；Ⅲ型是由控制系统增益、模态转换、飞机构型、动力装收稿日期：2O12一O4—26；修回日期：2Ol2—09—11置、任务和环境等因素瞬态变化而引起的

8、十分复杂通信作者：刘继权，liujiquan029@126．tom的非线性耦合振荡。其中，Ⅱ型PIO最为常见。航空工程进展第3卷从飞机设计和制造方面看，人一机系统本身的速率限制与系统的实际要求还不能完全匹配，速率限制不能完全避免。国内在P10研究方面取得了很好的进展。徐浩军、孟捷等进行了Ⅱ型PIO反馈与前馈抑制系统对比研究、基于描述函数法的速率限制环节特性研究和驾驶员诱发振荡预测方法的应用研究；高正红等开展了高斯型小波在APC识别中的应用研