刘晶, 吴爱国, 方星

(天津大学 电气与自动化工程学院, 天津 300072)

基于疲劳损伤反馈的直升机模型跟踪控制

刘晶, 吴爱国, 方星

(天津大学 电气与自动化工程学院, 天津 300072)

直升机飞行控制的设计目标在于满足飞行品质要求的同时,应保证直升机具备较高的可靠性、可用性、部件耐久性以及可维护性。给出了黑鹰UH-60直升机前飞状态下的模型跟踪控制方法,同时考虑了关键部件的结构寿命,实现了直升机的姿态和高度控制,并且有效地权衡了飞行品质以及结构寿命。该模型跟踪控制系统由疲劳损伤和飞行速度两个参数调度。疲劳损伤是旋翼轴弯矩所产生的裂纹长度,表征了旋翼轴的结构寿命。非线性仿真结果表明,直升机系统解耦控制特性良好,能够跟踪指定输入,并且飞行控制系统动态性能的轻微下降能够显著提高结构寿命。

直升机; 姿态和高度控制; 模型跟踪控制; 疲劳损伤

0 引言

传统飞行控制器的设计是基于直升机关键部件具有不变特性的假设,尽管在设计中做到了不超过其结构载荷,但并没有考虑某些关键部件的结构寿命。不考虑直升机关键部件的结构寿命将导致:由于过于保守的设计,使直升机飞行性能低于本应达到的飞行品质;为追求更高的飞行性能,导致关键部件损伤,使其寿命大幅减小以及产生意外的故障[1]。考虑未来直升机具有攻击性飞行、重量轻的特点及其成本效益,所以飞行控制器的设计将结合飞行品质和结构寿命来进行。……