《增控增穩(wěn)系統(tǒng)》PPT課件

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1、第六章直升機阻尼、增穩(wěn)和控制增穩(wěn)阻尼器與增穩(wěn)系統(tǒng)都是用來改善直升機穩(wěn)定性的裝置。阻尼器是用來增大直升機的角速度阻尼，使直升機運動時的角速度振蕩衰減。阻尼器是一種最簡單的增穩(wěn)裝置。第一節(jié)阻尼器系統(tǒng)阻尼器按其所阻尼的運動不同，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提高直升機縱向短周期運動的阻尼，以穩(wěn)定直升機相對機體坐標系橫軸的角運動．直升機的自然安定性：直升機在俯仰轉(zhuǎn)動過程中受到阻尼力矩，主要是旋翼產(chǎn)生。直升機突然受擾，機頭上仰的瞬間，由于旋翼具有陀螺的定軸性，旋翼錐體瞬間不變。當機頭已上仰角度?后，旋翼錐體才

2、以角速度開始隨機頭上仰而向后傾斜，即直升機在上仰過程中．旋翼錐體后傾始終比機身轉(zhuǎn)動遲后一個角度，直到轉(zhuǎn)動停止。俯仰轉(zhuǎn)動過程受阻情況槳盤落后角為：旋翼拉力對直升機重心構(gòu)成一個阻止機頭上仰的阻尼力矩直升機俯仰角速度旋翼轉(zhuǎn)動角速度槳葉質(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，旋翼產(chǎn)生的阻尼力矩與俯仰角速度成正比。顯然，增大俯仰角速度對增加旋翼的阻尼有益?？商岣咧鄙龣C遇到外干擾時縱向運動的穩(wěn)定性。但是直升機運動具有慣性，當遇到外作用時，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)當直升機受到外擾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，來抑制外擾，從而提高直升機的縱向穩(wěn)定性。等效傳遞函數(shù)：引入俯仰角速度到縱向通道構(gòu)成的直升機俯仰阻尼器對應(yīng)控制規(guī)律為：當直升機穩(wěn)定轉(zhuǎn)彎時，由于直升機繞X軸滾轉(zhuǎn)角度，沿?z軸有分量，此時盡管直升機沒有繞Z軸俯仰，角速度陀螺仍能感受此分量，導致自動傾斜器縱向偏轉(zhuǎn)一個角度。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：?為高通濾波器時間常數(shù)。(二)滾轉(zhuǎn)阻尼器用于提高直升機繞

4、縱軸滾轉(zhuǎn)運動的阻尼。旋翼產(chǎn)生阻尼力矩源于旋翼的陀螺定軸性，當直升機機體繞縱軸滾轉(zhuǎn)時,旋翼錐體落后于機身橫向轉(zhuǎn)動的角度。直升機的滾轉(zhuǎn)阻尼力矩來自旋翼和尾槳。旋翼產(chǎn)生的阻尼力矩原因仍為具有陀螺定軸性，旋翼錐體落后于機身橫向轉(zhuǎn)動一個角度,旋翼拉力對重心構(gòu)成一力矩，形成滾轉(zhuǎn)阻尼力矩。尾槳產(chǎn)生阻尼力矩直升機右滾時，輔加相對氣流會使尾槳槳葉迎角增大，拉力增大，形成阻止向右滾轉(zhuǎn)的阻尼力矩當直升機左滾時，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繞豎軸滾轉(zhuǎn)運動的阻尼。直

5、升機在偏航轉(zhuǎn)動過程中會產(chǎn)生阻尼力矩，偏航阻尼力矩主要來源于尾槳。當直升機受擾后，以角速度?y向左偏轉(zhuǎn)，尾槳以?y.L?j切線速度向右擺動。軸向來流從尾槳右側(cè)向左流過，軸向來流方向與尾槳誘導速度的方向相反，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頭向左偏轉(zhuǎn)。同理，當直升機向右偏轉(zhuǎn)時，槳葉迎角減小，拉力減小，形成阻止機頭向右偏轉(zhuǎn)的阻尼力矩。一旦停止偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動時，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)律直升機懸停、前飛、垂直飛行時工作正常。直升機進行穩(wěn)定轉(zhuǎn)彎時，由于需要建立傾斜角?，會在Y軸上得到分量。尾槳變距量導致

6、側(cè)滑角?增大解決辦法是引入高通濾波器此時尾槳控制規(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)。阻尼器只簡單地利用直升機運動的角度增加對短周期運動的阻尼,提高直升機的等效阻尼系數(shù):()。若引入加速度或迎角、側(cè)滑角等反饋信號，增加短周期運動的自然振蕩頻率，相當于提高直升機的靜穩(wěn)定性導數(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)直升機受擾機頭上仰，由于機身迎角變化，旋翼槳葉迎角隨之變化，機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，構(gòu)造平面上的周向來流速度分布不均，前行槳葉來流速度大，升力增多，后行槳葉來流速度小，升力減小，導致槳葉平面更加后傾，產(chǎn)生附加的抬頭力矩，直升機繼續(xù)上仰，使迎角靜不穩(wěn)定，迎角的變化對槳盤動作的影響相當于正反饋。為消除迎角靜不穩(wěn)定，人為引入槳盤迎角負反饋，以提高其穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)方塊圖如圖控制規(guī)律：或精確測量槳盤迎角比較困難，一般情況下，直升機的航跡角較小，可通過測量姿態(tài)角間接反映槳盤迎角。增穩(wěn)系統(tǒng)中，姿態(tài)角信號可通過對角速度陀螺輸出信號積分或滯后一個相位

8、角的偽積分來獲得。二、航向增穩(wěn)系統(tǒng)航向靜穩(wěn)定性不足時，如當有側(cè)滑發(fā)生時阻尼系統(tǒng)太大，則可通過引入航向增穩(wěn)系統(tǒng)來改善航向穩(wěn)定性。側(cè)滑角測量比較困難，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