本文關(guān)鍵詞：客機(jī)在低空風(fēng)切變下告警與控制研究

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【摘要】：低空風(fēng)切變是一種嚴(yán)重威脅飛行安全的天氣現(xiàn)象,絕大多數(shù)風(fēng)切變飛行事故發(fā)生在飛機(jī)著陸階段,其中大部分事故是由于風(fēng)切變誘發(fā)駕駛員操縱不當(dāng)造成的。針對(duì)這一問(wèn)題,論文從低空風(fēng)切變下客機(jī)的控制和報(bào)警角度展開(kāi)了深入的研究。首先,建立了真實(shí)度較高的低空風(fēng)切變模型、大型客機(jī)著陸階段的動(dòng)力學(xué)模型,后者考慮了風(fēng)速梯度的影響,并針對(duì)其進(jìn)行了配平與線性化,得到了配平點(diǎn)附近的線性模型。分別基于線性模型與非線性模型分析了客機(jī)的自然特性。其次,利用PID控制方法設(shè)計(jì)了客機(jī)自動(dòng)著陸控制律,基于客機(jī)非線性模型的仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的控制律滿足系統(tǒng)性能指標(biāo)要求,能抵抗一定強(qiáng)度的風(fēng)切變,具有一定的魯棒性。由于低空風(fēng)切變下客機(jī)的非線性特性十分明顯,本文還基于動(dòng)態(tài)逆方法設(shè)計(jì)了客機(jī)自動(dòng)著陸控制律,并引入了比例積分回路,在線補(bǔ)償了外部風(fēng)切變干擾和空速變化引起的氣動(dòng)參數(shù)攝動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生的逆誤差,提高了控制器的魯棒性,從而抑制了外部擾動(dòng)的影響,克服了動(dòng)態(tài)逆控制過(guò)分依賴模型精確性的缺點(diǎn)。此外,通過(guò)仿真表明該方法動(dòng)態(tài)性好,與PID控制相比,能抵抗強(qiáng)度更大的風(fēng)切變,魯棒性好。再次,考慮現(xiàn)有風(fēng)切變報(bào)警算法未考慮但實(shí)際有影響的因素,如飛機(jī)高度、質(zhì)量以及飛機(jī)性能,從概率統(tǒng)計(jì)的角度,利用蒙特卡洛算法進(jìn)行飛行仿真試驗(yàn),并將不確定性因素(風(fēng)場(chǎng)中的紊流、陣風(fēng)以及人的反應(yīng)時(shí)間)轉(zhuǎn)化為飛機(jī)在風(fēng)切變下成功報(bào)警和不必要報(bào)警的概率,然后權(quán)衡二者的大小,確定報(bào)警的閾值,最終獲得了客機(jī)的報(bào)警曲線。與只考慮了風(fēng)速信息和飛機(jī)空速的霍尼韋爾(Honeywell)公司的風(fēng)切變報(bào)警曲線相比,本文所設(shè)計(jì)的報(bào)警曲線更具合理性。最后,搭建了基于FlightGear的視景仿真模塊,并基于Tilcon設(shè)計(jì)了虛擬儀表,實(shí)現(xiàn)了客機(jī)在低空風(fēng)切變下控制與告警的視景仿真。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V321.225;V249.1

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1 徐U哤，

本文編號(hào)：1244687