大型飞机推力调节应急飞行控制系统设计与仿真研究

admin · 发表于 2022-5-18 09:36:46

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仅靠调节发动机推力（Propulsion Controlled Aircraft，PCA）的应急飞行控制系统作为一种替代的控制策略，当飞机常规操纵舵面失效时，能够通过仅调节发动机推力为飞机提供一定的控制能力，这对于大型飞机的安全性具有重要意义。本文首先建立了波音747-100型飞机的六自由度非线性数学模型和JT9D-3型涡扇发动机非线性模型，然后对飞机的长周期、短周期、荷兰滚等关键模态进行分析，并通过仿真验证了飞机和发动机模型的有效性。根据PCA的作用特点，对推力调节的动力学特性进行了较为详细的分析，评估了PCA相对于操纵舵面的控制能力，并在此基础上建立了PCA总体方案。按照经典控制纵横向解耦、内外环分开设计的方法，分别实现了航迹倾斜角和滚转角的控制。仿真结果表明纵向长周期运动和横侧向荷兰滚模态均得到有效抑制，其轨迹跟踪效果较好。针对模型不确定性、建模误差，以及风切变等干扰因素，在经典设计方法的基础上采用H∞混合灵敏度方法，设计了PCA鲁棒控制器。对飞机典型飞行状态点进行仿真，结果表明混合灵敏度方法对参数摄动等不确定性因素具有较强的鲁棒性。最后，将所设计的PCA控制器应用于飞机自动着陆系统。风干扰下的仿真验证结果表明，飞机能够准确跟踪着陆轨迹，满足接地速度、俯仰角等技术指标要求，这说明混合灵敏度方法对于风干扰具有较强的抗干扰能力，推力调节作为一项应急飞行控制技术是可行的。

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