一种基于模型对比的飞控系统稳定裕度试验方案.docx

一种基于模型比照的飞控系统稳定裕度试验方案【摘要】现代民机多采用电传飞控系统，通过增稳反响回路改善飞机本体的阻尼和频率特性闭环的飞控系统不仅需要满足模态特性、操纵稳定性的设计要求，还需要满足稳定裕度指标本文针对单回路的闭环飞控系统，提出一种基于模型比照的稳定裕度试验方案，可以在验证稳定裕度是否满足设计要求的同时，在频域范围内确认闭环系统模型建立的正确性首先，建立非线性桌面仿真模型，并通过测试向量，对各系统模型进行修正完善；其次，通過分析获取飞行包线内需要进行稳定裕度评估的飞行状态点，并在桌面仿真中注入扫频鼓励信号，通过数据处理分析得到闭环系统的稳定裕度；最后，在地面试验阶段，注入同样的扫频鼓励信号，得到真实系统的稳定裕度桌面仿真及地面试验结果，说明了该试验方案的可行性关键词】电传飞控；稳定裕度；扫频【Abstract】Flybywireflightcontrolsystemarewidelyusedbymoderncivilaircraft，whichcouldimprovedampingandfrequencycharacteristicsthroughfeedbackloop.Closedloopflightcontrolshallnotonlymeetsthedesignrequirementsofmodelcharacteristics，stability，butalsotherequirementsofstabilitymargin.Astabilitymargintestplanbasedonmodelcomparisonisproposedinthisarticle，whichcouldverifythestabilitymarginrequirements，andcheckthecorrectnessofmodel.Firstly，nonlinearsimulationmodelisbuiltandshallpasstestvectors.Secondly，flightconditionpointsarechosenandsimulatedthroughfrequencysweepingmethod.Finally，thesamefrequencysweepingsignalisinjectedintesttoobtainthestabilityofrealsystem.Simulationandtestresultsshowthatthefeasibilityofthistestplan.【Keywords】Fly-by-Wire；Flightcontrolstabilitymargin；Frequencysweep0引言对于闭环控制系统，考虑到气动建模的不确定性、舵机回路的不确定性等因素，在整个使用飞行包线内，在最不利的重心位置、质量分布和外挂方案的飞行条件下，以及在地面工作中都必须满足规定的稳定裕度要求。

文献【1】MIL-F-9490E，针对不同的频率范围，提出了分段的幅值裕度和相位裕度的要求为评估闭环系统的稳定裕度，文献【2】在扫频方法及数据处理方法上进行了大量研究工作本文针对单回路的闭环飞控系统，提出一种基于模型比照的试验方案考虑到在地面试验验证阶段，飞控计算机、总线、作动器等真件已经到位，因此，真实系统的特性可以通过试验测得，并反映到仿真模型中在评估闭环系统的稳定裕度前，进行闭环回路各系统的模型比照，通过设计测试向量，对各系统模型进行修正完善；1基于模型比照的试验方案该试验方案与桌面仿真模型密切联系，遵循从模块-功能-系统的测试流程：可以增强对仿真模型的信心，并提高试验效率，增加试验结果的说服力，如图1所示2试验考虑a〕信号注入方式扫频信号可以在传感器处注入，也可以选择在作动器前端注入，其扫频幅值的选择，既要保证不能太小导致无法通过死区等非线性环节的影响，也不能过大以免超出作动器的工作能力范围b〕系统故障模式试验需要作动器不同工作模式〔主主，主备〕对稳定裕度的影响，考虑液压失效对稳定裕度试验的影响c〕其他考虑在飞行包线内特定状态点进行扫频试验时，通常不希望扫频时状态点的速度和高度变化太大，以至于影响分析结果，需要对扫频方式及六自由度方程进行一定的处理。

3试验算例分析本文采用波特和尼克尔斯技术对单输入单输出系统的稳定裕度进行测定如图2所示模型仿真与铁鸟试验结果吻合4结论本文提出了基于模型比照的稳定裕度试验方案，该方案经过分析，可以用于指导飞控系统地面频域试验参考文献】【1】MIL-F-9490EFlightcontrolsystems-Design，InstallationandTestofPilotedAircraft.【2】MarkB.TischlerDemonstrationoffrequencysweeptestingtechniqueusingabell214-sthelicopter，NASATechnicalMemorandum，1987.[责任编辑：朱丽娜]。