严旭飞,陈仁良*

南京航空航天大学 直升机旋翼动力学国家级重点实验室,南京 210016

倾转旋翼机动态倾转过渡过程的操纵策略优化

严旭飞,陈仁良*

南京航空航天大学 直升机旋翼动力学国家级重点实验室,南京 210016

利用最优控制方法研究倾转旋翼机的最优动态倾转过渡过程,并得到最优操纵策略,使得由时间、姿态角变化以及驾驶员工作负荷等组成的性能指标达到最小。首先,在基本纵向刚体飞行动力学模型的基础上引入混合操纵方程,并使用杆量位移的一阶导数作为控制量,形成适用于计算倾转旋翼机动态倾转过渡过程的飞行动力学模型,从而能在动态倾转操纵策略优化过程中考虑到操纵系统特性对操纵量变化速度的限制,以及避免操纵量在优化过程中出现跳跃不连续。然后,将倾转旋翼机的最优动态倾转过渡过程转化为非线性动态最优控制问题,建立合理的性能指标,并采用直接转换法和序列二次规划算法进行求解。最后,以XV-15倾转旋翼机为样机,分别计算正向和逆向最优动态倾转过渡过程,并与驾驶员飞行仿真数据进行对比。结果表明:飞行状态量的时间历程与文献吻合地较好,且俯仰姿态角和杆量位移变化更加柔和。最优控制方法可以用于研究倾转旋翼机的最优动态倾转过渡过程。

最优控制;倾转旋翼机;动态倾转过渡;性能指标;序列二次规划

倾转旋翼机是一种将直升机和固定翼飞机特点融为一体的新型飞行器,具有广泛的应用前景。……