前馈结构DASA抑制器在抑制PIO中的应用研究
2012-03-03李颖晖朱广东曹启蒙徐浩军孟捷
李颖晖,朱广东,曹启蒙,徐浩军,孟捷
(空军工程大学工程学院,陕西西安 710038)
引言
随着航空技术的迅猛发展,高增益、全权限电传飞行控制系统在先进战斗机与大型运输机上得到广泛应用,非线性驾驶员诱发振荡[1](Pilot Induced Oscillation,PIO)现象不断增加,已造成多起飞行事故,严重威胁飞行安全。据报道,JAS-39,F-22,Su-27,X-31和YF-12A等都曾出现过PIO引发的坠机事故[2]。20世纪90年代初,JAS-39曾发生两起由PIO引起的坠机事故;1992年4月,F-22在接地前放弃着陆任务后发生PIO[3]。因此,对PIO抑制方法的研究显得尤为重要。
对非线性PIO的抑制方法,国内外展开了广泛的研究工作。国外主要从控制律和作动器本身来考虑,采用提高舵机系统的舵机速率,在一定程度上能抑制PIO现象,但需要改变舵机尺寸和重量,因此未能广泛应用[4]。目前,广泛采用的方法是运用补偿技术抑制非线性Ⅱ型PIO的发生。补偿方法之一是减少驾驶杆命令增益或减小反馈控制增益,但会使飞机飞行品质恶化,驾驶高增益飞机飞行如同驾驶运输机;另一种方法是当速率限制被激活时对系统相位进行补偿,设计相位补偿系统有逻辑条件法和连续信号法。SAAB发展了相位补偿技术以克服JAS-39Gripen飞机与速率限制相关的缺陷,并获得了成功[5]。国内对PIO的研究仍处于理解应用阶段,对PIO抑制方法的研究并不系统,未建立类似于国外的PIO评估数据库,与国外相比仍存在差距。
本文研究的DASA(Dead Area Stability Augmentation)抑制器采取相位补偿,是基于连续信号法设计的前馈结构抑制器[6]。首先从DASA抑制器结构入手并对抑制器本体的时域特性、相位补偿特性进行研究,然后仿真研究其抑制Ⅱ型PIO的效能,最后在地面飞行模拟器上进行验证。……
