荷。对于民机阵风载荷减缓系统的设计与验证而言，更具有实际工程意义，特别是针对系统非线性因素的考虑，使其对系统控制方案的研究具备更多的参考价值。参考文献杨超，黄超，吴志刚，等气动伺服弹性研究的进展与论文。图连续突风下的对翼尖加速度的控制效率在不考虑系统非线性因素的情况下，传统反馈控制与自适应前馈控制的阵风减缓对比效率，如表所示。从表中可以看出，后者的阵风减缓效果，明显优于前者。在翼尖加速度与质心加速度的减缓指标上有着较为明显的减缓效果，而对翼根弯矩以及翼根扭矩的载荷指标也有定的控制作用。表阵风载荷减缓效率对比进而针对舵偏行程饱和速率限制和延迟这种系统非线性因素，分别对比其在反馈控制与自适应前馈控制下的各项系统指标，结果如表所示。从表中可以看出，在考虑单系统非线性因素时，结合新的阵风探测方式的前馈控制较为明显地降低了阵风减缓对系统指标的要求。其中，在阵风减缓效率统达到的情况非线性因素的阵风载荷减缓技术研究计算机测量与控制，基金中央高校基本科研业务费项目。图结构有限元模型图气动模型其基于广义坐标的气动弹性方程为式中，为飞机弹性模态与刚体模态坐标，为操纵面偏转模态坐标，和为模态质量矩阵，为模态阻尼矩阵，为模态刚度矩阵，∞为飞机前方的来流动压，为垂直阵风的速度，为飞机的飞行速度，和分别为飞机模态控制面模态和阵风模态的气动力系数矩阵。为了简化方程，这里采用最小状态法，对上述方程进行非定常气动力的有理近似化，进而可获得弹性飞机在阵风激励下的运动方程阵风模型对于离散阵风，采用形式，由规定离散阵系统非线性因素基础上的阵风载荷减缓技术研究理论力学论文风场前提前获取阵风信息，并根据预测到的风场信息设计前馈补偿算法再利用飞机模型反馈的载荷信息进行自适应控制，进而增强阵风减缓控制的执行效果。研究结果表明，上述的系统非线性因素对飞机阵风载荷减缓影响显著，其减缓效果与控制面的偏转限制紧密关联，而延迟对系统稳定性更是存在重大影响。而本文建立的前馈控制方案与传统反馈控制相比，能在预测模型中包含前视阵风信息，且结合考虑了控制面偏转的约束，能有效抑制阵风载荷。对于民机阵风载荷减缓系统的设计与验证而言，更具有实际工程意义，特别是针对系统非线性因素的考虑，使其对系统控制方案的研究具备更多的参考价值。参考文献杨超，黄超，吴志刚，等气动伺服弹性研究的进展减缓效果。图连续突风下的对翼尖加速度的控制效率在不考虑系统非线性因素的情况下，传统反馈控制与自适应前馈控制的阵风减缓对比效率，如表所示。从表中可以看出，后者的阵风减缓效果，明显优于前者。在翼尖加速度与质心加速度的减缓指标上有着较为明显的减缓效果，而对翼根弯矩以及翼根扭矩的载荷指标也有定的控制作用。表阵风载荷减缓效率对比进而针对舵偏行程饱和速率限制和延迟这种系统非线性因素，分别对比其在反馈控制与自适应前馈控制下的各项系统指标，结果如表所示。从表中可以看出，在考虑单系统非线性因素时，结合新的阵风探测方式的前馈控制较为明显地降低了阵风减缓对系统指标的要求。其中，在阵风减缓效率统达到的情统非线性因素，包括饱和速率限制与延迟其次，根据机载设备探测的阵风信息，以翼尖加速度翼根剪力和弯矩作为阵风减缓指标，设计了阵风预测以及自适应前馈控制方案，从而弥补传统反馈控制中的不足性最后，针对种系统要求指标，分别与传统反馈控制进行减缓效率的对比分析研究结果表明，系统的非线性因素对阵风减缓效果具有重大影响，且利用前方阵风探测信息设计的自适应前馈控制方案具备更好的阵风减缓效果。关键词前馈控制气动伺服弹性阵风载荷减缓系统非线性非线性因素气动伺服弹性是门涉及空气动力学结构动力学和控制理论的交叉学科，目前在航空领域与该学科有密切关联的研究为颤振主动抑制和阵风减缓，。而随着现代大型民机的柔性不断增从图中可以看出，在上述的系统非线性因素的影响下，其翼根弯矩的响应峰值迅速增大其中，舵偏行程饱和相比于速率饱和，对最大翼根弯矩减缓影响更大对比于闭环线性曲线，其快速性和稳定性都明显下降，阵风减缓效果下降也较为明显且饱和特性的响应曲线存在明显的滞后性。图饱和特性下翼根弯矩归化结果同样情况下，考虑系统延迟的非线性因素，选取不同的延迟时间，其数值分别为，量值依次增大，其延迟特性下翼根弯矩的响应曲线，如图所示。从图中可以看出，系统非线性因素的延迟时间越大，系统对最大翼根弯矩的响应峰值越高，意味着其减缓效果变差。此外，从曲线整体上看，延迟对系统的稳定性存在重大影响，延迟的增大使系统趋于震荡发器偏转行程受限的效果。其注入的饱和环节的数学模型如下其中为饱和环节的输入，为饱和环节的输出，为幅值限制值。舵面偏转速率是由作动器的特性决定，而作动速率是有限值。通常，系统会对其速率进行限制，以避免过度指令对系统造成负面影响。对于舵面偏转速率限制而言，本身是包含于作动器的自有属性。因此，在建立作动器模型时，可在模型中注入速率限制环节，以达到舵偏速率受限的目的。其速率限制环节的数学模型如下式中，为操纵面偏转速率，为速率限制值，为速率限制环节的输入和输出。系统延迟是指信号在传输过程中的时间滞后特性，主要包括传感器对数据测量的时间延迟和控制器带来的控制延迟。在系统模闭环线性与饱和非线性包括舵偏行程与舵偏速率饱和的不同情况下，分别计算其翼根弯矩响应，并对其数值进行归化处理，其响应曲线如图所示。有限脉冲响应数字滤波器通常，实现自适应前馈控制可利用数字滤波器系数不断更新的方式去实现。其具有可编程和适应性好的优点，并且对相位和延迟控制精确，十分有利于解决系统非线性因素所带来的影响。而现有的数字滤波器主要有两种有限冲击响应，滤波器和无限冲击响应，滤波器。前者相比于后者，具有较好的稳定性。由于不会产生新的非零极点，能在阵风减缓控制过程中，始终保持着控制器线性因素是需要重点考虑的对象。在对舵面偏转行程受限进行分析时，可直接在作动器模型前，对输入的指令信号增加饱和环节，以达到作动器偏转行程受限的效果。其注入的饱和环节的数学模型如下其中为饱和环节的输入，为饱和环节的输出，为幅值限制值。舵面偏转速率是由作动器的特性决定，而作动速率是有限值。通常，系统会对其速率进行限制，以避免过度指令对系统造成负面影响。对于舵面偏转速率限制而言，本身是包含于作动器的自有属性。因此，在建立作动器模型时，可在模型中注入速率限制环节，以达到舵偏速率受限的目的。其速率限制环节的数学模型如下式中，为操纵面偏转速率，为速率限制值，为速率限制环节对系统未来动态缺乏了解，其控制效能也有限，从而导致对作动系统指标要求苛刻，需要过高的舵偏行程与舵偏速率，以及过低的系统延迟。而随着机载探测设备地不断进步更新，可以利用机载探测设备进行测量，以提供飞机前方阵风场的精确速度信息，从而更新阵风减缓系统的布局形式，以达到更好的阵风减缓效果。从图中可以看出，在上述的系统非线性因素的影响下，其翼根弯矩的响应峰值迅速增大其中，舵偏行程饱和相比于速率饱和，对最大翼根弯矩减缓影响更大对比于闭环线性曲线，其快速性和稳定性都明显下降，阵风减缓效果下降也较为明显且饱和特性的响应曲线存在明显的滞后性。图饱和特性下翼根弯矩归化结果同样情况下，考虑系统延迟的非线性因系统非线性因素基础上的阵风载荷减缓技术研究理论力学论文型中的可综合叠加表现为控制器输出信号的时间延迟，其注入方式可在控制器后加入延迟环节，其数学模型如下阵风减缓系统非线性因素影响分析为了更好地展示系统非线性因素对阵风载荷减缓的影响，针对系统中的舵面偏转行程饱和速率限制即速率饱和与延迟种特性，分别在不同特性情况下，与开环闭环线性的输出响应进行减缓效果对比分析。以翼根弯矩作为阵风减缓指标为例，在离散阵风的激励下，设臵阵风减缓系统的控制面的最大舵偏行程为饱和，最大舵面偏转速率为珔饱和。针对开环线性闭环线性与饱和非线性包括舵偏行程与舵偏速率饱和的不同情况下，分别计算其翼根弯矩响应，并对其数值进行归化处理，其响应曲线如图所进行舵面偏转。其自适应前馈控制原理图，如图所示。图自适应前馈控制原理图以翼根弯矩为减缓目标，以误差信号为减缓指标，其中，误差信号为质心加速度与翼尖加速度之差，包含其分为两部分影响，部分为大气扰动量引起的误差信号量，另部分为控制面偏转导致的误差信号量。通过弹性飞机模型反馈的阵风响应信息，采用逆梯度方式对滤波器系数进行自适应收敛更新，其系数迭代公式如下，式中，为滤波器的系数，为收敛系数，为误差信号，为前馈滤波器的参考信号，为迭代次数。系统非线性因素基础上的阵风载荷减缓技术研究理论力学论文。在对舵面偏转行程受限进行分析时，可直接在作动器模型前，对输入的指令信号增加饱和环节，以达到作动性因素的阵风载荷减缓技术研究计算机测量与控制，基金中央高校基本科研业务费项目。摘要随着大型客机电传飞控的引入，系统非线性问题逐渐突显对于阵风载荷减缓系统而言，非线性因素往往会严重影响阵风减缓效果采用有限元和偶极子网格方法建立气动弹性模型，并分析其实际工程中主要的系统非线性因素，包括饱和速率限制与延迟其次，根据机载设备探测的阵风信息，以翼尖加速度翼根剪力和弯矩作为阵风减缓指标，设计了阵风预测以及自适应前馈控制方案，从而弥补传统反馈控制中的不足性最后，针对种系统要求指标，分别与传统反馈控制进行减缓效率的对比分析研究结果表明，系统的非线性因素对阵风减缓效果具有重大影响，且利用前方阵风的稳定性。因此，结构的数字滤波器更适合作为自适应前馈控制器的基础结