超机动飞行自抗扰控制律设计与仿真

提出了一种利用自抗扰控制器算法设计超机动飞行控制系统的新方法。根据自抗扰控制器可以动态补偿系统模型扰动和外扰的特点,在超机动飞行快回路和慢回路中引入自抗扰控制器,实现了快变量和慢变量的动态解耦控制。直接针对飞机超机动飞行条件下的强耦合、强非线性模型进行控制律设计,符合超机动飞行控制的非线性、模型摄动大、模型不精确等特点,在很大的包线范围内不需要改变控制器的结构和参数,简化了设计过程。大包线范围内的大迎角机动仿真结果表明,系统具有良好的动态和稳态性能,控制器具有很强的鲁棒性,为解决超机动飞行控制问题提供了一种新的途径。

推力矢量控制与飞机过失速机动仿真研究

非线性动态逆为非线性系统控制律的设计提供了一种重要手段。针对过失速机动飞机探讨了非线性动态逆方法在飞行控制系统设计中的应用。根据非线性动态逆的特点将飞机的动态特性分为快慢不同的状态变量。对快变量应用非线性动态逆进行控制律设计是将飞机气动控制面和推力矢量控制作为输入；慢状态变量控制律的设计是利用快状态变量作为输入。并采用伪逆的优化计算方法对各控制面的操纵权限分配进行了探讨。“Cobra”和“Herbst”两个过失速机动的实现证明该设计方法和仿真方法是成功的。

先进战斗机过失速机动模型飞行试验技术

具有过失速机动能力的战斗机在近距空战中能够取得快速占位、先敌瞄准、有效规避攻击的战术优势,是先进战斗机的标志性性能要求。模型飞行试验技术作为空气动力学研究三大手段之一,在解决飞行器技术难题、实现技术创新方面发挥了重要作用。本文介绍了中国空气动力研究与发展中心利用带动力自主控制模型飞行试验平台发展的过失速机动模型飞行试验技术,以及开展的先进战斗机构型典型过失速机动模型飞行试验,分述了在大迎角非定常气动建模、宽量程气流系参数测量、大迎角非线性控制、推力矢量控制、大迎角非定常气动参数辨识方面的研究工作与解决这些关键问题的技术途径。通过此项研究,在国内首次实现了先进战斗机构型缩比模型典型过失速机动飞行,相关研究成果可为先进战斗机实现过失速机动飞行能力提供有力的技术支撑。

模糊逻辑控制在过失速机动飞行中的应用

首先建立了进行过失速机动时飞机的动力学数学模型 ,并在分析了模糊数学和模糊逻辑控制特点的基础上 ,设计了模糊逻辑控制器 ( FLC)应用于 2种典型的过失速机动 ( 70°迎角定常飞行和眼镜蛇机动 )的数字仿真。结果表明 ,采用模糊逻辑控制器 ,调整模糊控制器中有关参数或采用带修正因子的模糊控制器 ,能够使得飞机在更短的时间内完成过失速机动 ,同时改善了飞机的动态品质。

70°迎角定常飞行数值仿真

建立了带俯仰－偏航－滚转推力矢量高性能战斗机的非线性数学模型，利用该模型和Ｆ－１６飞机的气动数据，针对典型的大迎角定常飞行过失速机动的特点，结合逆方法和试凑法获得了各个操纵面的操纵规律，对其进行了数值仿真。结果表明，带俯仰－偏航－滚转推力矢量控制下，该飞机在过载为１，７０°迎角定常飞行时具有较好的操纵性和稳定性。

推力矢量飞机平衡区的计算

通过对推力矢量控制下飞机动力学特性的分析，定义了飞机机动的平衡区并进行计算，确定了推力矢量在低速机动中对飞机平衡特性的决定性影响，并与常规飞机的平衡特性进行了比较分析。将以往用来分析飞机尾旋运动的分歧与突变理论（ＢＡＴＣＭ）推广到推力矢量飞机过失速平衡特性的计算中，确定了在不同的飞行状态及推力矢量系统配置下飞机过失速机动的平衡区。其结果有助于理解推力矢量系统的效用及其设计参数对飞机过失速机动能力的影响。

敏捷性、过失速机动、飞行品质和推力矢量控制新进展

综述并讨论了战斗机敏捷性、过失速机动、飞行品质和推力矢量研究进展和它们之间的内在联系。现今研究表明，积极开展敏捷性应用研究，探索敏捷性、过失速机动、飞行品质和推力矢量控制之间内在联系，建立合理的过失速机动模型和合适的过失速机动控制方法，仍是至今最为感兴趣的研究课题。使敏捷性和过失速机动要求贯穿于整个飞机设计过程，使飞机设计师在初始设计阶段就能考虑到敏捷性和过失速机动要求，是敏捷性和过失速机动理论研究极力追求的目标。

现代战斗机飞行力学问题的研究进展

阐述了现代战斗机研制中若干飞行力学问题研究现状，内容涉及敏捷性设计指南和空战敏感性管理系统、过失速飞行包线扩展和机动飞行、大迎角飞行控制律设计、推力矢量控制和准无尾飞行、大迎角特性分析方法——开环和闭环特性分支分析方法和大迎角飞行品质要求六个方面。研究结果显示出这些大迎角飞行力学研究领域最新发展趋势及其在现代战斗机研制中的作用和地位。

过失速机动战斗机的控制

介绍了过失速机动战斗机飞行控制系统的结构及控制律的设计方法，并对控制中各回路增益的计算做了详细的描述。此外，还论述了推力矢量（ＴＶ，ＴｈｒｕｓｔＶｅｃｔｏｒｉｎｇ）控制与气动操纵面的协调操纵等问题。通过分析与研究，总结出飞行控制律设计的几个关键问题，为从事推力矢量研究的科技人员提供了参考。

气动/推力矢量控制面融合方式研究

针对在过失速机动中气动/推力矢量控制面协调问题,分析了最小控制能量和链式递增两种典型控制面融合方式的特点。结合实际应用上存在的问题,提出了一种新的融合控制方式。通过仿真计算和分析,并与典型的链式递增融合方式进行比较后可知,这种新的控制方式改善了采用链式递增融合控制方式中气动舵面的振荡现象,并且与最小控制能量融合方式相比更具有实用性。

TVC/PSM飞机的过失速动态边界及敏捷性分析

以飞机为质点 ,考虑在最少输入数据情况下 ,基于转弯速率图并从能量的角度计算和分析了 TVC/PSM飞机的过失速动态边界 ;选取敏捷性尺度空战周期时间和指向裕度 ,对比分析了 TVC/ PSM飞机和传统飞机的敏捷性 ,得出了一些有益的结论 。

推力矢量控制技术与现代飞机

就推力矢量控制的一些技术问题进行了初步研究,给出了一些初步结论。同时介绍了俄罗斯和西方国家的研究现状。

电传飞控系统的功能与关键问题及发展

综述了电传飞控系统的主要功能（放宽静稳定度、改善飞机飞行品质、自动协调滚转、迎角限制器、自动配平、自动防偏离和制止惯性耦合等），着重阐述有关放宽静稳定度、改善飞机飞行品质、绕稳定轴滚转、迎角限制器、制止惯性耦合及自动防偏离等问题。还就研制飞控系统的几个关键技术进行了论述。最后概述了有关过失速机动控制与推力矢量，以及飞控－火控－推力控制一体化等技术。

自抗扰控制在推力矢量飞机大迎角机动中的应用

为实现推力矢量飞机的大迎角机动控制,提出一种基于自抗扰控制的三通道解耦控制策略.以第三代战机F16公开数据为基础,添加推力矢量模型,利用双发推力矢量喷管组合偏转产生大迎角机动的期望三轴力矩.在纵向、横向和航向通道分别独立设计自抗扰控制器,将系统中未建模动态、不确定性以及通道间的强耦合视作总扰动进行估计并补偿,并在纵向和航向通道引入角速度阻尼反馈项,使原始飞行器开环动力学闭环近似为一个广义对象,降低了自抗扰控制器的设计阶次.选取眼镜蛇机动和赫伯斯特机动两种典型的过失速机动动作进行控制策略验证,数值仿真结果表明,所设计的三通道独立自抗扰控制器能够消除通道间的强耦合,完成推力矢量飞机的大迎角机动控制.蒙特卡罗仿真测试表明,所提控制策略具有较强的鲁棒性.