人机闭环系统非线性失稳与非线性PIO机理研究
结题报告
批准号:
61074007
项目类别:
面上项目
资助金额:
33.0 万元
负责人:
李颖晖
学科分类:
F0301.控制理论与技术
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈廷楠、孟捷、韩建定、雷晓犇、刘勇智、肖蕾、王磊、张敬、朱喜华
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中文摘要
针对现代飞行器人机闭环系统稳定性问题,综合应用非线性动力学系统、飞行动力学、非线性系统的鲁棒控制、滑模变结构控制等理论,研究带电传操纵系统的现代飞行器的人机系统稳定域和驾驶员诱发振荡(PIO)的机理,应用能量函数和Normal Form变换方法突破非线性人机闭环系统稳定域确定和失稳预测的难题。研究适用于操纵面速率限制、位移限制以及飞机动力学特性或驾驶员的行为特性的非线性PIO预测模型;从飞行器安全性设计角度,研究非线性PIO的抑制方法,并通过地面模拟试验验证。预期研究成果在理论上可为飞行器人机闭环系统的稳定性分析提供一套理论和方法,并可推广应用于一般意义上的人机系统,如陆基交通运输的人机系统、航天运行人机系统等方面的稳定性问题;在实践上为使新研飞行器避免人机系统失稳和严重PIO事件,指导新型飞行器气动性能和电传操纵系统的控制律设计,为成型飞行器的驾驶员诱发振荡问题的预测和预防提供有效指导。
英文摘要
由于PIO是在驾驶员闭环操纵飞机时引起的,所以PIO的本质应是人机闭环系统失稳现象,研究PIO问题必须从人机闭环系统稳定性入手。基金以作动器速率限制人机闭环系统为研究对象,就其稳定性分析、失稳抑制两方面问题系统深入地进行了研究,所做成果体现在:.1. 分析研究了作动器速率限制人机闭环系统的组成部分,为建立能够用于稳定性分析的人机闭环系统模型奠定了基础。2. 应用描述函数法分析了作动器速率限制人机闭环系统的稳定性:针对静稳定飞机人机闭环系统,描述函数法可用来预测Ⅱ型PIO。3. 提出了基于绝对稳定性理论的作动器速率限制人机闭环系统稳定性分析方法。4. 提出了人机闭环系统稳定域的概念,对作动器速率限制人机闭环系统的稳定域进行了求解与分析。5. 应用Anti-Windup补偿方法对人机闭环系统非线性失稳进行了抑制6. 应用指令速率补偿方法对人机闭环系统非线性失稳进行了抑制。最后对比总结了Anti-Windup补偿方法与指令速率补偿方法在抑制人机闭环系统失稳方面的各自特点。.研究结果理论上可为新研飞行器在设计过程中避免人机闭环系统非线性失稳以及提高电传飞机飞行品质提供有效支撑;在工程实践上可为先进飞机电传操纵系统结构与控制律的设计,以便更好地预测和预防驾驶员诱发振荡提供重要参考。
期刊论文列表
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专利列表
DOI:--
发表时间:2011
期刊:飞行力学
影响因子:--
作者:李雪松;李颖晖
通讯作者:李颖晖
DOI:--
发表时间:2013
期刊:北京航空航天大学学报
影响因子:--
作者:曹启蒙;李颖晖;徐浩军
通讯作者:徐浩军
DOI:--
发表时间:2013
期刊:航空学报
影响因子:--
作者:曹启蒙;李颖晖;徐浩军
通讯作者:徐浩军
DOI:--
发表时间:--
期刊:控制理论与应用
影响因子:--
作者:朱喜华;李颖晖;李宁;韩建定
通讯作者:韩建定
DOI:--
发表时间:2012
期刊:系统工程与电子技术
影响因子:--
作者:李雪松;李颖晖;李霞;彭建亮;李朝旭
通讯作者:李朝旭
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