專利名稱：多輸入-多輸出等價氣動伺服彈性魯棒穩(wěn)定性的飛行試驗確定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氣動伺服彈性穩(wěn)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(wěn)定性的飛行試驗確定方法。
背景技術：
氣動伺服彈性(ASE)穩(wěn)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(shù)據(jù)，分析并預測氣動伺服彈性系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最終確定飛機穩(wěn)定飛行的飛行包線。 傳統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法是借助飛行試驗，逐個分析系統(tǒng)的每個回路，利用經(jīng)典的Bode圖或 Nyquist圖獲得系統(tǒng)的幅值裕度和相角裕度。然而，對于現(xiàn)代飛機而言，由于采用了多回路 的電傳操縱系統(tǒng)，從而導致其氣動伺服彈性系統(tǒng)也存在較為復雜的耦合關系，上述的SISO 系統(tǒng)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(tǒng)的穩(wěn)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(tǒng)穩(wěn)定性分析是伴隨我國自主研制新型飛機出現(xiàn)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(tǒng)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(wěn)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(tǒng)的穩(wěn)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(tǒng)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。
發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有的魯棒分析方法的保守性及計算復雜的缺點，本發(fā)明提供一種多輸 入-多輸出等價氣動伺服彈性魯棒穩(wěn)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(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)頻率特性矩陣，在每個回路串聯(lián)增益可滯 后相角，通過對系統(tǒng)開環(huán)頻率特性矩陣進行特征分解，在顫振頻率相鄰區(qū)間按照閉環(huán)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于單輸入-單 輸出系統(tǒng)的方式計算相位裕度和ASE穩(wěn)定性。本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是，一種多輸入-多輸出等價氣動伺服彈 性魯棒穩(wěn)定性的飛行試驗確定方法，其特點是包括以下步驟(a)根據(jù)掃頻飛行試驗建立含有不確定量的飛行器多回路傳遞函數(shù)頻率特性矩陣 Gm(j )，并且定義Yp(jco) = Kpe_”"，與開環(huán)頻率特性矩陣相串聯(lián)得到等效開環(huán)頻率特 性矩陣‘(jo) Yp(jco)式中，j為虛數(shù)符號，ω表示頻率，GM(jco)的下標1表示回路數(shù)目，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)閉環(huán)傳遞函數(shù)頻率特性特征多項式為以下行列式關系
權利要求
1. 一種多輸入-多輸出等價氣動伺服彈性魯棒穩(wěn)定性的飛行試驗確定方法，其特征在 于包括下述步驟(a)根據(jù)掃頻飛行試驗建立含有不確定量的飛行器多回路傳遞函數(shù)頻率特性矩陣 Gm(j )，并且定義Yp(jco) = Kpe_”"，與開環(huán)頻率特性矩陣相串聯(lián)得到等效開環(huán)頻率特 性矩陣
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多輸入-多輸出等價氣動伺服彈性魯棒穩(wěn)定性的飛行試驗確定方法，用于解決現(xiàn)有的魯棒分析方法的保守性及計算復雜的技術問題。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(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)頻率特性矩陣，在每個回路串聯(lián)增益可滯后相角，通過對系統(tǒng)開環(huán)頻率特性矩陣進行特征分解，在顫振頻率相鄰區(qū)間按照閉環(huán)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于單輸入-單輸出系統(tǒng)的方式計算相位裕度和ASE穩(wěn)定性；本發(fā)明通過特征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(wěn)定性穩(wěn)定、裕度和安全性計算方法，減少了現(xiàn)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(yōu)先權日2011年1月27日
發(fā)明者史忠科 申請人:西北工業(yè)大學