第22卷第1期海军航空工程学院学报
Vol.22No.12007年1月
JOURNAL OF NA V AL AERONAUTICAL ENGINEERING INSTITUTE Jan.2007
htc a310
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收稿日期
2006-05-22
基金项目国防科工委国防基础预研项目资助K K 1603060319作者简介郑峰婴
1981-女硕士杨一栋
1936-男
教授.
郑峰婴
杨一栋
南京航空航天大学飞行控制研究室
钢丝生产
江苏南京
210016
摘
要
以某型武装直升机为例
在电传控制方式下
从工程易实现的角度出发
仅通过对控制阵B 解耦
设
计直升机显模型跟踪飞控系统重点阐述了解耦矩阵B d 的设计主要讨论当B 不为方阵时如何从广义逆矩阵
的角度设计解耦矩阵同时还需解决内回路多变量输入输出维数不一致的问题通过定量分析评估所设计的模 型跟踪系统的性能完成内回路设计后采用单输入单输出经典控制方法设计外回路
仿真结果验证了内外回
路单独独立设计的可行性
关键词
显模型跟踪
直升机控制
控制阵解耦
中图分类号
V 249.1
文献标识码
A
0引言
由文献[1]可知直升机作为控制对象与固定
翼飞机相比
具有更复杂的气动特性四个控制通
道俯仰
横滚
航向
总距
间存在着强轴间耦
合
直升机控制系统是否具有解耦功能已成为评价
其先进性的主要指标之一文献[2]由一拍跟踪原理基于对象模型=+X A X Bu
设计解耦控制阵文献[3]分别对A 与B
进行动态解耦与控制阵解耦需
涉及前馈阵与反馈阵
虽然原理上比较完整
但对
工程实现而言比较复杂本文从工程易实现的角度
出发
提出仅仅对控制阵B 解耦的直升机显模型跟
踪飞控系统设计当B
为方阵时
直接通过B 的逆
矩阵设计解耦矩阵
根据直升机的状态方程多数
情况下
B
不为方阵
此时
应从B 的广义逆矩阵
角度设计解耦矩阵因为内回路多变量输入输出还
存在维数不一致的问题所以在解耦矩阵设计时还
需对维数进行处理
设计出完整的控制阵解耦的直
升机显模型跟踪飞控系统的内回路后通过文献[3]中提出的系统性能准则定量分析所设计的模型跟踪
系统的性能
由于多输入多输出
M I M O 的内回路
已具有解耦特性
斩波调速器从而简化了外回路系统的设计
外回路可运用单输入单输出经典控制方法进行设
计
本文将证明这一内外回路分别设计的可行性1系统基本结构及设计原理
该系统内回路基本结构如图1
所示
简称|M
FCS 图中DW 是增量形式的控制矢量
M (s )为
显模型它反映了直升机各通道操纵动力学特性要魔磁
求
是一电子模型
()c s G 为控制阵
H (s )为直升机
动力学数学模型
D
为作用于直升机的扰动量
控制指令
()
M s 显模型)
(s G c m
X D c
u D X
D 扰动D
控制器飞机动力学
W
D ()
H s 图1
|M FCS 系统基本结构图
根据图1
所示的内回路
系统需满足
1四通道对各自的显模型要有良好的动态及
稳态跟踪性能
2四个控制通道有自动配平的能力并具有
优良的解耦性能
解耦度高
3
系统具有良好的鲁棒性能及抗扰动能力
由此设计的内回路解耦控制结构图见图
2
T [,,,]c a e r D =D D D D W W W W W 为四通道的驾驶
杆输入量显模型输出T
[,,,]m m m
m m D =D D D D X w è
r
即为四通道所要求的直升机状态量
设被控对象
H(s )
的动力学状态方程为
D =D +D X A X B
u
(1)
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