控制器非线性对飞机纵向飞行品质的影响分析

2012-03-03侯建伟谭文倩屈香菊

飞行力学 2012年4期

侯建伟，谭文倩，屈香菊

(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100191)

引言

在飞控系统设计中，目前广泛采用的是针对线性被控对象的设计技术和设计准则［1］。在实际飞控系统中，传感器和执行机构非线性因素普遍存在，例如静摩擦、机械磁滞、间隙、速率饱和等。没有理想的线性系统，任何一个实际的控制系统，其组成元件总是或多或少地带有非线性特征。非线性造成的结果以噪声的形式在回路中传播，可能会改变系统的相位和阻尼，从而对系统的动态精度产生影响，还可能影响稳定性或引起振荡。研究非线性环节对系统的影响，可以为更合理地设计控制系统提供依据，提高飞机的飞行品质。

在飞机控制器非线性研究领域中，引起较多关注的是速率饱和诱发的PIO事故，且大多使用描述函数法分析系统的稳定性，并给出了评价准则［2-4］，对其它非线性环节的研究较少。并且，非线性描述函数法虽然在工程上得到广泛的应用，但实际上也是线性系统频域计算的近似，并不能完全准确地反映原系统特性。而时域仿真则充分利用了现代计算机的高速计算能力，可以对非线性系统进行直观且足够准确的仿真。

本文基于Chalk飞行品质准则，分析死区、间隙和速率饱和等控制器非线性对飞机纵向短周期特性的影响。选择三种不同的飞控系统构型，研究它们对非线性特性的敏感程度。