拜 斌

(海军装备部，陕西 西安 710089)

引言

在工程实际中，大多飞行控制系统在伺服控制(尤其是舵回路控制)中存在速率限制 ，当伺服控制需求的舵面操控指令超过伺服作动器的液压或机械许可范围时，就会出现作动器速率或位置饱和，有可能会引起PIO,其本质为非线性影响使人—机闭环控制系统的稳定性削弱。航空界中一般将因作动器速率限制导致的驾驶员诱发振荡定义为Ⅱ型PIO[1]，典型事例曾出现在C-17飞机和YF-22飞机上[2]。因此，评估闭环系统是否具有Ⅱ型PIO趋势，设计操纵性能更好的飞机具有重要的意义。

针对Ⅱ型PIO预测问题，国内外展开了大量的研究工作。国外主要从两个方面：①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，但需要改变舵机尺寸和重量，因此未能广泛应用[3]； ②运用补偿技术。一是减少驾驶杆命令增益或减少反馈控制增益,但这会恶化飞行品质;二是速率限制被激活时对系统进行相位补偿，设计相位补偿系统有逻辑条件法和连续信号法。而国内目前主要采用相位补偿技术进行抑制，研究较多的是基于逻辑条件法设计的DS补偿器[4]。

文章针对飞控系统中作动器速率限制引起的振荡问题，采用鲁棒稳定性的方法来判断飞机的PIO趋势，通过重新选取合适的作动器参数，避免了不稳定性。

1 问题描述

人工驾驶飞机进行俯仰角控制的原理如图1所示，驾驶员控制目的是使飞机实际俯仰角θ等于期望值θd—跟踪俯仰角指令，图中Kp和N(s)分别表示驾驶员的控制增益、动态特性；……