《增控增穩(wěn)系統(tǒng)》PPT課件

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1、第六章直升機(jī)阻尼、增穩(wěn)和控制增穩(wěn)阻尼器與增穩(wěn)系統(tǒng)都是用來(lái)改善直升機(jī)穩(wěn)定性的裝置。阻尼器是用來(lái)增大直升機(jī)的角速度阻尼，使直升機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度振蕩衰減。阻尼器是一種最簡(jiǎn)單的增穩(wěn)裝置。第一節(jié)阻尼器系統(tǒng)阻尼器按其所阻尼的運(yùn)動(dòng)不同，分為俯仰阻尼器，滾轉(zhuǎn)阻尼器和偏航阻尼器．（一）俯仰阻尼器俯仰阻尼器用來(lái)提高直升機(jī)縱向短周期運(yùn)動(dòng)的阻尼，以穩(wěn)定直升機(jī)相對(duì)機(jī)體坐標(biāo)系橫軸的角運(yùn)動(dòng)．直升機(jī)的自然安定性：直升機(jī)在俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中受到阻尼力矩，主要是旋翼產(chǎn)生。直升機(jī)突然受擾，機(jī)頭上仰的瞬間，由于旋翼具有陀螺的定軸性，旋翼錐體瞬間不變。當(dāng)機(jī)頭已上仰角度?后，旋翼錐體才

2、以角速度開(kāi)始隨機(jī)頭上仰而向后傾斜，即直升機(jī)在上仰過(guò)程中．旋翼錐體后傾始終比機(jī)身轉(zhuǎn)動(dòng)遲后一個(gè)角度，直到轉(zhuǎn)動(dòng)停止。俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程受阻情況槳盤(pán)落后角為：旋翼拉力對(duì)直升機(jī)重心構(gòu)成一個(gè)阻止機(jī)頭上仰的阻尼力矩直升機(jī)俯仰角速度旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)角速度槳葉質(zhì)量特性系數(shù)槳葉繞水平鉸的質(zhì)量慣性矩旋翼拉力一定時(shí)，旋翼產(chǎn)生的阻尼力矩與俯仰角速度成正比。顯然，增大俯仰角速度對(duì)增加旋翼的阻尼有益?？商岣咧鄙龣C(jī)遇到外干擾時(shí)縱向運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。但是直升機(jī)運(yùn)動(dòng)具有慣性，當(dāng)遇到外作用時(shí)，不能立即產(chǎn)生，也就不能立即產(chǎn)生應(yīng)有的阻尼力矩，故需要采取措施。受外作用（干擾或控制）M作用下滿足的力矩

3、平衡方程拉氏變換：典型的一階慣性環(huán)節(jié),階躍輸入和響應(yīng)引入負(fù)反饋后結(jié)構(gòu)方框圖,階躍響應(yīng)近似于比例環(huán)節(jié)當(dāng)直升機(jī)受到外擾M后，就可立即產(chǎn)生俯仰角速度，也就使阻尼力矩立刻產(chǎn)生，來(lái)抑制外擾，從而提高直升機(jī)的縱向穩(wěn)定性。等效傳遞函數(shù)：引入俯仰角速度到縱向通道構(gòu)成的直升機(jī)俯仰阻尼器對(duì)應(yīng)控制規(guī)律為：當(dāng)直升機(jī)穩(wěn)定轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于直升機(jī)繞X軸滾轉(zhuǎn)角度，沿?z軸有分量，此時(shí)盡管直升機(jī)沒(méi)有繞Z軸俯仰，角速度陀螺仍能感受此分量，導(dǎo)致自動(dòng)傾斜器縱向偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度。解決辦法：高通濾波器即洗出電路傳遞函數(shù)為：控制規(guī)律為：?為高通濾波器時(shí)間常數(shù)。(二)滾轉(zhuǎn)阻尼器用于提高直升機(jī)繞

4、縱軸滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的阻尼。旋翼產(chǎn)生阻尼力矩源于旋翼的陀螺定軸性，當(dāng)直升機(jī)機(jī)體繞縱軸滾轉(zhuǎn)時(shí),旋翼錐體落后于機(jī)身橫向轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。直升機(jī)的滾轉(zhuǎn)阻尼力矩來(lái)自旋翼和尾槳。旋翼產(chǎn)生的阻尼力矩原因仍為具有陀螺定軸性，旋翼錐體落后于機(jī)身橫向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度,旋翼拉力對(duì)重心構(gòu)成一力矩，形成滾轉(zhuǎn)阻尼力矩。尾槳產(chǎn)生阻尼力矩直升機(jī)右滾時(shí)，輔加相對(duì)氣流會(huì)使尾槳槳葉迎角增大，拉力增大，形成阻止向右滾轉(zhuǎn)的阻尼力矩當(dāng)直升機(jī)左滾時(shí)，尾槳槳葉迎角減小，拉力減小，形成阻止向左滾轉(zhuǎn)的阻尼力矩。滾轉(zhuǎn)阻尼器結(jié)構(gòu)原理方塊圖控制規(guī)律(三)偏航阻尼器偏航阻尼器用于提高直升機(jī)繞豎軸滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的阻尼。直

5、升機(jī)在偏航轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生阻尼力矩，偏航阻尼力矩主要來(lái)源于尾槳。當(dāng)直升機(jī)受擾后，以角速度?y向左偏轉(zhuǎn)，尾槳以?y.L?j切線速度向右擺動(dòng)。軸向來(lái)流從尾槳右側(cè)向左流過(guò)，軸向來(lái)流方向與尾槳誘導(dǎo)速度的方向相反，使尾槳槳葉的迎角增加，拉力增大，從而形成阻尼力矩阻止機(jī)頭向左偏轉(zhuǎn)。同理，當(dāng)直升機(jī)向右偏轉(zhuǎn)時(shí)，槳葉迎角減小，拉力減小，形成阻止機(jī)頭向右偏轉(zhuǎn)的阻尼力矩。一旦停止偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，阻尼力矩也就自然消失。偏航阻尼器結(jié)構(gòu)原理方塊圖控制規(guī)律直升機(jī)懸停、前飛、垂直飛行時(shí)工作正常。直升機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于需要建立傾斜角?，會(huì)在Y軸上得到分量。尾槳變距量導(dǎo)致

6、側(cè)滑角?增大解決辦法是引入高通濾波器此時(shí)尾槳控制規(guī)律第二節(jié)增穩(wěn)系統(tǒng)增穩(wěn)系統(tǒng)是在阻尼器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,阻尼比和自然振蕩頻率是反映飛行品質(zhì)的基本參數(shù).增穩(wěn)系統(tǒng)含有：俯仰增穩(wěn)系統(tǒng)；滾轉(zhuǎn)增穩(wěn)系統(tǒng)；航向增穩(wěn)系統(tǒng)。阻尼器只簡(jiǎn)單地利用直升機(jī)運(yùn)動(dòng)的角度增加對(duì)短周期運(yùn)動(dòng)的阻尼,提高直升機(jī)的等效阻尼系數(shù):()。若引入加速度或迎角、側(cè)滑角等反饋信號(hào)，增加短周期運(yùn)動(dòng)的自然振蕩頻率，相當(dāng)于提高直升機(jī)的靜穩(wěn)定性導(dǎo)數(shù)：?？梢詫⒃眷o不穩(wěn)定的系統(tǒng)變成穩(wěn)定系統(tǒng)。一、俯仰增穩(wěn)系統(tǒng)直升機(jī)受擾機(jī)頭上仰，由于機(jī)身迎角變化，旋翼槳葉迎角隨之變化，機(jī)頭上仰使旋翼迎角由小變大，由于

7、旋翼迎角變化，飛行速度垂直于旋轉(zhuǎn)平面的分量w在任意方位上都減小，而槳葉此面迎角增大。前飛時(shí)，構(gòu)造平面上的周向來(lái)流速度分布不均，前行槳葉來(lái)流速度大，升力增多，后行槳葉來(lái)流速度小，升力減小，導(dǎo)致槳葉平面更加后傾，產(chǎn)生附加的抬頭力矩，直升機(jī)繼續(xù)上仰，使迎角靜不穩(wěn)定，迎角的變化對(duì)槳盤(pán)動(dòng)作的影響相當(dāng)于正反饋。為消除迎角靜不穩(wěn)定，人為引入槳盤(pán)迎角負(fù)反饋，以提高其穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)方塊圖如圖控制規(guī)律：或精確測(cè)量槳盤(pán)迎角比較困難，一般情況下，直升機(jī)的航跡角較小，可通過(guò)測(cè)量姿態(tài)角間接反映槳盤(pán)迎角。增穩(wěn)系統(tǒng)中，姿態(tài)角信號(hào)可通過(guò)對(duì)角速度陀螺輸出信號(hào)積分或滯后一個(gè)相位

8、角的偽積分來(lái)獲得。二、航向增穩(wěn)系統(tǒng)航向靜穩(wěn)定性不足時(shí)，如當(dāng)有側(cè)滑發(fā)生時(shí)阻尼系統(tǒng)太大，則可通過(guò)引入航向增穩(wěn)系統(tǒng)來(lái)改善航向穩(wěn)定性。側(cè)滑角測(cè)量比較困難，一般采用側(cè)向加速度間接獲得。三、滾轉(zhuǎn)增穩(wěn)系統(tǒng)類