刘宇亮+张琳+朱亚芬

摘要： 以某型运输直升机为研究对象， 根据飞行品质规范ADS-33E的要求， 在增稳控制的基础上， 设计前馈补偿控制律， 以改善系统的操纵性。 通过拟合不同设计节点的前馈控制参数， 实现包线内的调参控制律。 对所设计的系统进行仿真试验验证， 结果表明采用上述控制方案可取得良好的控制效果， 证明了该方法的可行性和有效性。

关键词： 直升机； 飞行品质规范； 前馈补偿； 控制律； 系统仿真

中图分类号： V249.122+.4 文献标识码： A 文章编号： 1673-5048（2016）04-0030-06

Abstract： Taking a transport helicopter as the research subject， based on stability augmentation control， feedforward compensation control law is designed to improve the control system according to the flying qualities specification of ADS-33E. By fitting the feedforward control parameters of different flight nodes， parameter adjusting control law in the full scale flight envelop can be realized. The designed system is simulated and tested， and the results indicate that satisfied control effect is obtained by adopting the proposed control method， which proves the feasibility and effectiveness of the method.

Key words： helicopter； flying qualities specification； feedforward compensation； control law； system simulation

0引言

由于直升机的稳定性较差， 只靠飞行员操纵来完成复杂、 精确的飞行是非常困难的， 故需要通过加入飞行控制系统来改善其飞行品质[1]。 基于三轴稳定控制的增稳控制系统虽然能够有效提高飞机的稳定性， 但是会导致系统响应的速度变慢、 幅值变小， 从而造成快捷性、 操纵功效等性能指标等级不高。 针对上述问题， 可以通过在增稳控制回路前面增加一个前馈电气通道的方式来解决问题， 这就是控制增稳系统， 该系统能够在兼顾直升机稳定性的同时提高操纵功效等性能。 此外， 直升机各通道之间耦合影响严重， 通过前馈补偿方式实现交联解耦控制， 可以有效提高直升机的操纵品质。 所以， 直升机控制增稳系统的设计与实现具有重要的理论意义和实际意义。

1飞行品质规范ADS-33E的要求

针对直升机操纵性能的优劣， 美国军用直升机飞行品质规范ADS-33E[2-3]有明确规定。

1.1对姿态响应的要求

飞行品质规范ADS-33E分别针对飞机的小幅/高频、 小幅/中频、 中幅/中低频和大幅姿态变化的响应规定了相应的指标要求， 即带宽及相位滞后、 阻尼比、 快捷性和操纵功效。……