[发明专利]直升机机体振动多谐波多输入多输出前馈自适应控制方法

说明书

本发明公开了直升机机体振动多谐波多输入多输出前馈自适应控制方法，属于直升机振动主动控制领域。所述方法针对具有多阶谐波频率和多个方向的旋翼振动载荷的激励下直升机机体振动的特征，基于最小均方误差法和谐波系数识别，提出了多谐波多载荷激励下直升机机体振动的多输入多输出前馈自适应控制方法，以达到降低直升机机体振动的目的，并当振动相位、幅值和频率变化时具有良好的自适应控制性能。

技术领域

本发明属于直升机振动主动控制的技术领域，公开了直升机机体振动多谐波多输入多输出前馈自适应控制方法。

背景技术

直升机在飞行过程中，桨叶一直处在非定常的气动环境中。前飞时，桨叶在不同的方位角和不同的桨叶半径处都对应着不同的气动力，产生了很大的振动载荷，这些振动载荷在直升机机体产生强烈的激励响应。传递到机体上的旋翼振动载荷主要频率成分为rNΩ，其中r为谐波数，r＝1，2，3，…，N为桨叶片数，Ω为旋翼转速，这些频率称为旋翼的通过频率，其中低阶部分对直升机振动起主要作用。为了有效降低直升机的振动，现有技术已采用了许多振动控制方法，包括被动控制和主动控制，其中，直升机结构响应主动控制具有减振效果好、适应性强等特点，已成为直升机振动控制的关注重点。

直升机结构响应主动控制的控制算法需要能够满足直升机复杂的振动环境，并能跟踪振动载荷的变化，即具有良好的自适应性能。目前采用的算法有基于频域的DFT法和基于时域的H∞控制、Fx-LMS法等，然而这些算法仅对主通过频率的振动或单个载荷的振动进行控制，不能针对机体振动的多谐波做出控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种直升机机体振动多谐波多输入多输出前馈自适应控制方法，基于谐波系数识别和前馈自适应控制，实现多谐波多载荷激励下直升机机体振动的有效控制。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

直升机机体振动多谐波多输入多输出前馈自适应控制方法，包括如下步骤：

S1、根据直升机旋翼的通过频率，根据直升机机体实测的振动频谱确定需控制的谐波阶数，由通过频率和谐波阶数共同设置谐波基函数向量；

S2、通过第一传感器采集旋翼传递到机体上的激励信号，通过第二传感器采集减振点处的误差响应信号，其中，所述第一传感器安装在机体和旋翼轴的连接处的激励作用点，所述第二传感器安装在所述减振点处，所述减振点根据减振需求设置在所述机体上，减振需求是指对振动剧烈的位置加强保护，即布置在乘员座椅位置、重要机载设备安装位置和振动剧烈位置；

S3、利用S2采样到的激励信号和误差响应信号，通过谐波系数识别，识别后得到激励谐波信号和误差响应谐波信号；

S4、利用S3中得到的激励谐波信号作为自适应滤波器的输入，以S3得到的误差响应谐波信号、激励谐波信号及控制通道频响函数估计值修正滤波器的权系数，权系数乘以前L个时刻的被输入所述自适应滤波器的所述激励谐波信号构成的向量，得到自适应滤波器的的输出信号，其中，L为所述自适应滤波器的阶数；

S5、将S4中得到的所述自适应滤波器的输出信号经过模/数变换和功率放大器处理后，作为作动器的输入驱动作动器产生作动力，所述作动力经过控制通道传递，在所述机体上产生作动响应，其中模/数变换相当于采样的逆过程，目的是将离散的信号转化为连续的信号；功率放大器的作用是提供驱动作动器所需要的功率；

在所述作动器产生作动力的过程中，循环执行S2-S5的流程。