[发明专利]一种结构陷幅滤波器参数确定方法

说明书

本发明涉及一种结构陷幅滤波器参数确定方法，包括：步骤一：选择设计点，建立气动伺服弹性分析模型；步骤二：对飞行控制系统增稳控制环节的反馈输入信号的耦合贡献度进行分析，确定各反馈输入信号通道所需增加结构陷幅滤波器的数目，以及反馈输入信号通道所增加的结构陷幅滤波器的频率参数；步骤三：建立结构陷幅滤波器参数优化模型；步骤四：改进遗传算法求解步骤三中所建立的结构陷幅滤波器参数优化模型参数进行优化；步骤五：计算得到步骤三中的优化问题的最优个体，选择最优个体对应的优化变量值作为结构陷幅滤波器器参数。本发明的结构陷幅滤波器参数确定方法能够确保结构陷幅滤波器引入对飞机的刚体飞行力学特性影响最小。

技术领域

本发明属飞机气动弹性主动控制技术领域，尤其涉及飞机气动伺服弹性稳定性中的结构陷幅滤波器参数确定方法。

背景技术

气动伺服弹性(ASE，Aeroservoelasticity)问题是一门涉及柔性飞行器结构、非定常气动力以及飞行控制系统三者相互作用的多学科技术。现代高增益飞行控制系统在有效改善飞机的动力学性能，提高飞行员复杂任务完成率的同时，也更容易诱发不良ASE耦合，产生加速结构疲劳的循环载荷以及影响飞行员正常操纵的有害振荡，某些飞行条件下还会产生极限环振荡甚至破坏性的颤振。

实际工程中，在飞控系统反馈回路中增加结构陷幅滤波器是解决不良ASE耦合的有效手段。然而陷幅滤波器在降低飞控反馈回路中特定弹性振动信号幅值的同时，还会引起反馈信号相位延迟，导致飞控系统带宽下降，对飞机的操稳特性产生不利影响。因此，在开展结构陷幅滤波器设计时，必须综合考虑陷幅滤波器所引入的系统相位滞后与飞机ASE耦合特性变化的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构陷幅滤波器参数确定方法，用于解决目前的结构陷幅滤波器会引起反馈信号相位延迟，导致飞控系统带宽下降，对飞机的操稳特性产生不利影响的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种结构陷幅滤波器参数确定方法，用于改善飞机气动伺服弹性的稳定性，其主要包括如下步骤，如图1所示：

步骤一：选择设计点，所述设计点为飞机飞行包线内任一点均可，建立气动伺服弹性分析模型。

如图2所示的气动伺服弹性模型，在忽略刚体运动与弹性振动之间的耦合效应的前提下，建立的气动伺服弹性分析模型G_ASE(s)为

G_ASE(s)＝G_ACT(s)·[G_SAS(s)]·[G_s(s)]·[G_AR(s)+G_AE(s)]

式中：s为Laplace算子，G_ACT(s)为舵面作动器传递函数；[G_SAS(s)]为飞行控制系统增稳控制环节的传递函数矩阵；[G_s(s)]为飞行控制系统传感器环节的传递函数矩阵；[G_AR(s)]为飞机环节忽略弹性运动自由度的传递函数矩阵，[G_AE(s)]为飞机环节忽略刚体运动自由度的传递函数矩阵。

图2中所示的δ_c、δ、{y_R}、{y_E}等分别为：δ_c为增稳控制环节输出的作动器控制指令信号；δ为作动器输出的舵面偏角；{y_R}为刚体飞机响应输出；{y_E}为弹性飞机响应输出；{y}＝[y₁ y₂ … y_m]^T为真实飞机响应输出和飞行控制系统增稳控制环节的反馈输入；{y}为{y_R}、{y_E}响应输出的叠加。