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。

平均差分进化算法在等效系统拟配中的应用

等效系统方法是评价飞机飞行品质的重要方法之一,最小二乘法和极大似然法在等效系统拟配中应用较为广泛,但是二者在使用时对初值有较高的要求且容易陷入局部最优解,因而导致拟配精度不高。针对这一问题,对传统差分进化算法的核心公式进行了改进,提出了基于平均差分进化算法进行等效系统拟配的新思路。此外,由于数据中存在一定比例的噪声干扰,所以分别以理想3-2-1-1信号和混入10%、30%白噪声的3-2-1-1信号作为系统输入,对比研究了平均差分进化算法和传统等效拟配方法的差异,发现平均差分进化算法具有较强抗噪声干扰能力和良好的鲁棒性,因此,平均差分进化算法应用于等效系统拟配具有较好的辨识效果,同时对于噪声的处理能力较强。

短距起飞垂直降落飞行器飞行品质研究

根据短距起飞垂直降落(STOVL)飞行器的特点,结合AGARD 577飞行品质规范,从操纵效能和模态特性两方面对短距起飞垂直降落飞行器在飞行品质方面提出要求。基于短距起飞垂直降落飞行器六自由度模型仿真,对飞行器在短距起降过渡状态下的操纵效能进行评估。以等效系统拟配思想,采用遗传算法与最小二乘法的混合算法,对带L_1自适应控制器的高阶飞行器模型进行低阶等效拟配。采用该低阶模型,对飞行器在不同飞行阶段下纵向与横航向的模态特性进行评估。结果表明,该飞行器在短距起降阶段具备一级飞行品质。

高阶控制增稳系统等效拟配参数时域在线辨识方法

现代控制增稳飞机是高达几十阶的复杂系统,将其降阶为特定形式的低阶等效系统才能与已有飞行品质规范进行比较,进而预测和评价飞机飞行品质.从时域角度出发,提出了一种高阶控制增稳系统等效拟配参数在线辨识方法.分析了时域等效系统拟配的基本方法,提出了等效系统实时在线拟配的系统框架思路,基于Tustin变换法推导了由高阶系统时域响应获取四阶等效系统参数的数学公式,应用最小二乘法在MATLAB中实现了算法编程,并用试飞数据验证了所提方法的可行性.计算结果表明,所提方法可以快速准确地实现高阶控制增稳系统的等效系统参数辨识.

机翼前缘结冰对大飞机纵向模态特性的影响

结冰导致飞机气动特性恶化,进而影响飞行品质。针对机翼前缘结冰条件下飞机全包线范围飞行品质评估问题,提出了基于自适应拟配初值的等效系统拟配方法,构建了机翼前缘结冰构型,并通过数值模拟得到背景飞机机翼前缘结冰气动数据。建立了飞机系统模型,进行升降舵倍脉冲操纵,进而得到飞机的响应数据。分析数据特征计算了自适应拟配初值,在飞机全包线范围内干净构型及不同结冰严重程度条件下进行了等效系统拟配,获得了纵向短周期飞行模态特性参数,进而得出相应的飞行品质等级。仿真结果表明:结冰会对飞机模态特性造成影响,使得飞行品质降低,严重时可能导致飞行品质发生降级。

基于Matlab的时域低阶等效系统的实现方法

基于Matlab软件实现了一套完整的时域低阶等效系统拟配方法。该方法以离散飞行试验数据作为数据源,包含数据预处理、等效系统拟配和纵向飞行品质分析三大模块。等效系统拟配分别应用了遗传算法加最小二乘法的混合寻优算法和多次循环的最小二乘算法。算例验证结果表明,以上两种方法均取得了良好的拟配效果。通过对实际飞行数据进行处理分析,表明所建立的时域低阶等效系统方法使用方便,计算高效,同时具有较高的可靠性。

结冰条件下飞机全包线模态特性分析方法

针对飞机带冰飞行时全包线范围内飞行品质评估问题,提出一种结合自适应拟配初值计算与时域等效系统拟配对整个包线内的典型模态参数快速计算方法。建立了典型的人机环系统模型,通过数值仿真得到飞机对于方向舵倍脉冲操纵的响应数据,在分析时域响应数据特征的基础上,提出自适应计算横航向等效系统拟配初值的方法,解决了拟配初值的敏感性问题。运用时域等效系统拟配法,分别获取了某型飞机干净构型及不同结冰严重程度时,整个包线范围内横航向模态参数特性,进而从整体的角度量化了结冰对飞机飞行品质的影响。仿真结果表明,所提方法在全包线范围内具有较好的适应性,为快速分析飞行器纵横向典型模态特性提供了新的思路,具有较好的工程应用前景。

结冰对飞机横航向飞行品质的影响

针对结冰后飞机横航向飞行品质问题,引入结冰影响模型,对不同结冰条件下的飞行动力学特性进行仿真。基于仿真结果和典型模态特性,利用等效系统拟配原理在时域范围内对飞机结冰后的滚转角变化进行了分析。提出基于典型模态下对飞机横航向时域响应进行拟合,从而计算出结冰后横航向模态特性参数的方法。根据计算结果,分析了不同结冰严重程度对飞机横航向飞行品质的影响。仿真结果表明,结冰后飞机横航向模态特性变差,飞行品质发生降级,对飞行安全构成了严重威胁。