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RASCAL 直升机设计与测试的控制律研究

RASCAL设计与测试的控制律研究

Abstract

设计了两种独特的控制律,在军队/NASA Rotorcraft Aircrew Systems Concepts Airborne Laboratory (RASCAL)的 JUH-60A黑鹰上测试,第一套控制系统使用简单的速度反馈,来促进RASCAL

的飞行控制系统的第一次和后来的飞行品质,第二套系统由更复杂的模型跟随结构所组成,两套系统都得以广泛的发展和测试,采用’’台式机到飞行”,分析,仿真工具,飞行测试与模型预测的响应很吻合,提供了证据与自信来发展未来RASCAL的飞行控制系统将是有效和精确的.

Introduction

本文描述了RASCAL的两套控制系统,一套的特征是响应反馈,一套是模型跟踪,

RASCAL是一种Sikorsky JUH-60A黑鹰直升机,改装后用于研究,加装了一套可编程,高带宽, full-authority的研究飞行控制系统,改装内容包括平行液压作动器,高性能飞行控制计算机,通过传递系统使安全驾驶员把控制作用与有线飞行系统传递,右座副驾驶员的位置(周期变距驾驶杆,踏板等)得以移除,代之以侧向三轴控制器,以及电子总距控制驾驶杆, RASCAL配置的主要细节可参考文献1. RASCAL由军方与NASA共同研发,是一种高度灵活的平台,可用于探索宽范围的飞行控制,战场演示,相关系统配置,飞行控制的研究能力是由一系列桌面与地面仿真工具,所支持的,以确保新概念的高效,快速和安全飞行测试, RASCAL 还可以被当作一种变稳定的飞行模拟器,文中所述模型跟踪控制律很适合于此.

飞行控制发展过程

台式电脑到飞行发展环境

The Army/NASA Rotorcraft Division has

developed a set of software tools enabling designers to take a flight control concept from inception to flight test in an efficient and reliable process.The first step in the process is the selection of a math model of the aircraft dynamics. In the case of RASCAL, 6-degree-of-freedom (DOF) and 10-DOF linear models of the unaugmented UH-60 at a variety of flight conditions have been previously identified2 from flight test data using the Comprehensive Identification from Frequency Responses (CIFER?3) software. In addition, a validated non-linear real-time simulation code (GenHel) is available,4 enabling the robustness of a control system design to be subsequently evaluated throughout the entire flight envelope.

军队/NASA Rotorcraft 分部发展了一系列工具软件,来使得设计者的飞行控制构想可以从起初到飞行测试得以有效和可靠的实现,第一步是选择飞行器动力学的数学模型,在RASCAL, UH-60在各种飞

行条件下的未放大的六自由度和10自由度的线化模型被预先辩识,使用频率响应的综合辩识软件,来源于飞行测试数据.另外一种已经验证过的非线性实时模拟程序被应用,使得控制系统设计的鲁棒性能可以在整个飞行包线内得以评估.

Control loops are then designed around the linear math model using the MATLAB / Simulink? Control system modeling tools and the Control Designer’s Unified Interface (CONDUIT?) analysis/optimization environment.5 CONDUIT? is used to evaluate and

optimize the control law gains to simultaneously meet a broad variety of stability, performance, and handlingquality specifications, as well as certain hardware

limitations such as actuator rate capabilities.

使用MATLAB / Simulink控制系统模型工具和控制设计统一分析优化环境来设计控制回路, CONDUIT 被使用于评估和优化控制律增益,同时适合宽泛的稳定性,性能要求,操纵能力,以及如作动器速率等硬件限制的变化,

The resulting closed-loop models may be flown in a

workstation-based, real-time, piloted simulation (the

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