极值理论在飞机操纵系统安全性评估中的应用

飞机操纵系统是影响飞行安全的关键系统。针对飞机电传操纵系统安全性评估问题,提出了一种基于极值理论的操纵系统故障后的飞行风险小概率事件评估方法。总结了用极值理论评估飞行风险小概率事件的步骤,对比了不同坐标变化下的拟合优度,验证了双负指数法是逼近Ⅰ型极值分布的最佳方法。以某型飞机滚转角速度传感器故障后的飞行安全评估为例,得到了此时驾驶员不能排除该故障的风险概率和综合飞行风险。通过与军标中规定的安全性标准相对比,表明此时飞机能够满足安全性要求,从而为评估飞机操纵系统安全性提供了一种有效方法。     

电传民机低阶等效系统评定方法研究

先进客机普遍采用复杂的电传操纵系统,其闭环飞行品质评定适宜用低阶等效系统来进行评定。采用该方法对某典型的电传民机纵向短周期模态特性以及时间延迟进行了评估,结果表明,该方法对于Nz响应类型非常实用,所验证的控制律对飞行本体的飞行品质特性具有明显的改善作用。     

DA42NG飞机自动驾驶系统分析与维护

自动驾驶系统是现代飞机的主要机载系统之一,对保证飞行安全、改善飞行品质、减轻飞行员工作负担等起着重要作用。目前,绝大多数现代飞机都装备了该系统。该系统接收驾驶员的输入指令和其他系统的输入信号,计算相应控制指令,并输出到伺服系统或显示系统,实现对飞机操纵面的自动控制和相应指令及状态显示。自动驾驶是根据确定的工作方式和系统输入信号,计算控制指令,输出给自动驾驶伺服系统,自动控制飞机的姿态,从而实现对飞行轨迹和速度的控制。     

自适应克隆选择算法在等效系统拟配中的应用

等效系统拟配是一种有效评价高阶电传操纵飞机飞行品质的方法。传统的等效拟配通常采用最小二乘等方法,拟配结果易受初值选取的影响。建立了综合考虑某型飞机本体动力学、电传操纵系统、驾驶员操纵和升降舵的人-机闭环系统模型。给出了一种基于自适应克隆选择算法的等效系统拟配流程。采用自适应克隆选择算法对该高阶的人-机闭环系统进行了低阶等效拟配,拟配精度满足失配包络线的要求。仿真结果表明自适应克隆选择算法具备较强的寻优能力,可有效提高拟配精度。     

多工作点飞机的多目标飞行控制器设计

针对具有多工作点的飞机,基于Lyapunov理论提出了一种多目标飞行控制器设计方法.在存在未知系统参数条件下,该方法同时考虑了飞机的操纵品质要求和鲁棒稳定性.利用线性矩阵不等式(LMI)方法推导了多工作点飞行条件下的操纵品质准则.基于参数相关Lyapunov函数和描述系统方法,得到了飞行控制系统鲁棒稳定性条件.飞行控制器设计方法可以归结为求解一组线性矩阵不等式.仿真结果验证了设计方法的有效性.     

系统输入幅值对增稳系统特性影响研究

陈述了增稳系统和控制增稳系统由于系统本身对操纵权限的局限性,限制了系统操纵输入幅值的大小,很难在整个飞行包线内改善飞机的飞行品质,对飞机性能的提高很有限。以某型飞机为例,通过仿真验证了该结论。仿真结果表明,系统输入幅值在不超过临界饱和值时,增稳系统能够起到增稳作用;否则,增稳系统的增稳效能将随着饱和程度的增强逐渐消失。最后,提出了电传飞行控制系统全时间、全权限的特点,完全克服了增稳系统和控制增稳系统由于操作权限限制的致命弊端,可替代它们在整个飞行包线内更好地改善飞机的飞行品质。     

集成旋翼控制的直升机高带宽飞行控制设计

为发展一种集成旋翼控制的直升机高带宽飞行控制设计方法,基于显模型跟踪控制技术,在反馈控制模块引入旋翼运动信息并采用旋翼/机体控制增益的最优化设计提升直升机动稳定性,采用旋翼前馈增强控制提升直升机操纵频率,提出基于有效跟踪的显模型参数设计方法提升直升机小幅高频和中等幅度姿态控制的操纵品质。最后,基于高阶飞行动力学模型分析直升机操纵品质,结果表明：将旋翼控制用于直升机飞行控制设计能够在保持系统稳定性的同时提升操纵频率,直升机纵、横向操纵响应带宽分别提升18%和10%,纵、横向姿态快捷性分别提升25%和20%。     

运输机机械操纵系统动力学建模与性能验证

为提高大型运输机长跨度软式操纵系统(MMFCS)设计时的操纵性能,而得到优化的机械飞行操纵系统,采用软式操纵回路等效刚度的计算方法,引入钢索等效弹性模量的计算公式,得到软式操纵回路的等效刚度计算新方法.用多自由度刚体动力学的方法研究了整个软式操纵系统的建模问题,在一个软件平台上建立了整个操纵系统动力学模型,为操纵系统性能的综合性能仿真和品质评定提供了一种新思路.通过数字仿真结果与机械操纵系统物理实验报告的比较,证明了操纵系统回路刚度计算以及系统操纵性能仿真具有工程设计的参考意义,验证了该方法的有效性.     

民用飞机电传操纵系统设计浅析

电传操纵系统是从上世纪80年代开始在民用飞机上逐步推广使用的飞行操纵系统,它取代了以钢索传动为特征的机械操纵系统,重量更轻,安全性更高。阐述了电传操纵系统的优缺点,并对飞行操纵系统设计的关键问题进行分析,给出了电传操纵系统的控制律设计和余度设计的基本要求。希望为民用飞机电传操纵系统的设计和研发提供参考与借鉴。     

使用HUD实施特殊批准II类运行机场评估方法的初步研究

HUD(head up display)是一种机载光学显示系统,可以把飞行数据投射到驾驶员视野正前方的显示组件上,以提高飞行品质和低能见度条件下的运行能力,是一项在中国民用航空飞行中积极推广应用的航行新技术。文章主要介绍HUD的工作原理及使用优势,在使用HUD实施特殊批准Ⅱ类运行时,对机场评估要求部分的评估内容进行初步研究。     

汽车电动助力转向系统实验台架的设计

在传统的液压助力转向实验台架的基础上,设计了适用于电动助力转向系统的实验检测台架,包括增加方向盘转角和转矩传感器、转向助力电机和减速机构以及动态数据采集系统,可实现对电动助力转向系统参数的动态检测和分析,综合评价助力特性,为电动助力转向系统的设计及开发提供良好的技术支持.     

Measurement and Evaluation of Pilot Mental Workload Based on Flight Simulation System

The digital simulation technology is adopted to establish the flight environment and scenario,which realizes the flight display instrument interface and unusual attitude recovery task.The humancomputer interaction(HCI) experiment is carried out in the flight simulation system,and the behavior performances and physiological parameters are recorded as the evaluation indices of mental workload.Participants are required to perform the unusual attitude recovery tasks and keep monitoring the target flight indicators.Once the unusual attitude occurs,the corresponding operation of steering wheel is expected to be taken immediately to response and eliminate it.The results show that most of behavior performances and physiological parameters are sensitive to mental workload and some of the indices are significantly correlative.     

基于贝叶斯网络的飞行安全人因可靠性评估模型

基于广义人-机-环境复杂系统,对飞行人员可靠性、空中交通管制人员可靠性和航空器维修人员可靠性进行了分析,综合考虑常用可靠性评估方法的优缺点,采用贝叶斯网络建立了飞行安全人因可靠性的评估模型.该模型综合运用诊断推理和支持推理形式,分析直观,计算简便,适用于广义的人-机-环境复杂系统建模;同时该模型可以根据后验概率来调整先验概率,从而有效地提高了评估的精度.     

双流传动履带车辆方向盘操纵系统设计及仿真

液压机械差速转向机构是履带车辆的一种新型双流传动机构,能实现履带车辆无级转向。基于液压机械差速转向机构工作原理,提出了一种双流传动履带车辆方向盘操纵系统方案。根据方向盘转角和液压先导阀杆摆角的变化关系,推导出了凸轮曲线的解析表达式。介绍了液压元件的结构及工作过程,仿真分析了方向盘操纵系统的工作稳定性及跟随特性。仿真结果表明:所设计的方向盘操纵系统能满足履带车辆液压机械差速转向行驶需要。     

人机闭环仿真方法研究及应用

该文对人机闭环仿真方法进行了研究,建立了由飞机本体动力学模型、飞机气动力模型、飞机控制系统模型和驾驶员模型等子模块构成的仿真模型,并以起飞阶段单发停车的操稳特性评估为算例,分析了采用人机闭环仿真方法对飞机的操稳特性评估的基本流程。研究表明,人机闭环仿真可以有效揭示飞机的动态响应过程和驾驶员的操纵历程,具有快速和高效的特点,可以有效的降低操稳特性评估的时间成本和经济成本。     

电动助力转向系统优化标定方法研究

针对现有的电动助力转向系统(EPS)标定参数复杂、标定周期长、标定效果不理想问题,提出了一种EPS系统控制参数的优化标定方法。建立了EPS系统和二自由度整车数学模型;提出EPS系统性能评价指标,研究EPS系统控制参数与所提性能指标之间的关系曲线,并提出以转向稳定性为约束条件,以路感频域能量平均值最大和助力特性动态误差总方差最小为优化目标的控制参数优化标定模型。试验表明这种优化标定方法可以使EPS系统性能得到提高,有效指导标定人员进行参数标定,缩短EPS系统的研发周期。     

循环球式液压助力转向系统分析

首先针对广泛采用的循环球式液压助力转向系统建立了数学模型，并提出了液压助力作用在螺杆上的等效作用力矩的概念，以此为工具，对转向系统的刚度和装有此种转向系统的汽车的转向灵敏性进行了分析，然后，讨论了几个重要的评价参数随着转向控制阀的压力增益而变化的趋势，得出转向控制阀的压力增益的重要性，使设计者能够定量地分析装有此种转向系统的汽车性能，从而有利于设计工作。     

多因素耦合飞行情形的复杂系统建模与仿真方法

针对多因素耦合飞行情形动态复杂性强、易诱发"不可逆"灾难性事故等特点,首先分析了不利因素对飞行安全的影响,并对不利因素耦合类型进行归类,然后建立了以飞机六自由度全量仿真模型和驾驶员操纵模型为基础的人-机系统模型;重点研究了特殊情况下驾驶员的失误模型,建立了驾驶员滞后失误时间和反操纵失误的定量模型、自动驾驶仪可靠性模型、传感器故障通用模型和过载传感器故障模型。最后,以GJB 626A-2006中的"自动驾驶仪低限高度自动拉起"风险科目为例,对人-机不利因素双耦合和机-机不利因素双耦合2种情形进行了仿真分析,结果验证了该方法的可行性和有效性。     

高功率密度船舶舵机动态特性优化分析

舵机是船舶重要的装置,其性能的好坏对船舶的影响很大。针对由螺旋作动器和电液比例系统构成的高功率密度舵机,推导了高功率密度舵机的数学模型,采用最优控制理论,对系统进行了优化设计,采用MATLAB软件对优化前后的系统进行了动态仿真,分析了其动态特性。分析结果表明,经优化后的舵机能满足实际工况要求。