Предотвращение колебаний, вызванных летчиком, методом нелинейной коррекции


DOI: 10.34759/trd-2021-116-14

Авторы

Зайцева Ю. С.

Институт проблем машиноведения РАН, ИПМаш РАН, Большой проспект В. О., 61, Санкт-Петербург, 199178, Россия

e-mail: juliazaytsev@gmail.com

Аннотация

В статье рассматривается предотвращение колебаний, вызванных летчиком, с помощью ввода в контур управления нелинейного корректирующего устройства. На основе свойства летчика настраивать параметры модели своего поведения проведена оптимизация системы летчик-самолет с помощью имитационного моделирования и разработанной компьютерной программы на языке MATLAB. Получены численные значения параметров модели пилота и корректирующего устройства. Характеристики оптимальной системы проиллюстрированы в виде частотных характеристик, переходных процессов при установленном значении ограничения сигнала скорости привода управляющей поверхности самолета. В целях выявления и предотвращения колебаний, вызванных летчиком, предложенный метод может применятся при проектировании систем управления полетом, для оценки техники пилотирования летчиков на авиатренажерах.

Ключевые слова:

колебания, вызванные летчиком, нелинейная коррекция, самолет, оптимизация, модель пилота

Библиографический список

  1. McRuer D. T. Pilot induced oscillations and human dynamics behavior. Tec. report no. CR-4683. Washington D.C., USA: NASA, 1995. 96 p. URL: https://ntrs.nasa.gov/citations/19960020960

  2. Ефремов А.В. Система самолет-летчик. Закономерности и математические модели поведения летчика. - М.: Изд-во МАИ, 2017. - 196 с.

  3. Andrievsky B., Arseniev D.G., Kuznetsov N.V., Zaitceva I.S. Pilot-induced oscillations and their prevention // Proceedings of Cyber-Physical Systems and Control Conf. (St-Petersburg, 2019). Springer, Cham. 2020, vol. 95, pp. 108 - 123. URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-030-34983-7_11

  4. Андриевский Б.Р., Зайцева Ю.С., Кудряшова Е.В., Кузнецов Н.В., Кузнецова О.А. Обзор методов предотвращения раскачки самолета летчиком // Дифференциальные уравнения и процессы управления. 2020. № 2. С. 131 - 172. URL: https://diffjournal.spbu.ru/RU/numbers/2020.2/article.1.8.html

  5. Zaitceva I., Chechurin L. The estimation of aircraft control system stability boundaries by the describing function method // Cybernetics and Physics, 2020, vol. 9, no. 2, pp. 117 - 122. URL: https://doi.org/10.35470/2226-4116-2020-9-2-117-122

  6. Andrievsky B., Kravchuk K., Kuznetsov N.V., Kuznetsova O., Leonov G.A. Hidden oscillations in the closed-loop aircraft-pilot system and their prevention // 6th IFAC Workshop on Periodic Control Systems. (Eindhoven, 2016), IFAC-PapersOnLine, 2016, vol. 49 (14), pp. 30 - 35.URL: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2016.07.970

  7. Kuznetsov N.V. Theory of hidden oscillations and stability of control systems // Journal of Computer and Systems Sciences International, 2020, vol. 59 (5), pp. 647 - 668. URL: https://doi.org/10.1134/s1064230720050093

  8. Андриевский Б.Р., Кузнецов Н.В., Кузнецова О.А., Леонов Г.А., Мокаев Т.Н. Локализация скрытых колебаний в системах управления полетом // Труды СПИИРАН. 2016. № 49. С. 5 - 31. URL: https://doi.org/10.15622/sp.49.1

  9. Tran A.T., Sakamoto N., Kikuchi Y., Mori K. Pilot induced oscillation suppression controller design via nonlinear optimal output regulation method // Aerospace Science and Technology, 2017, vol. 68, pp. 278 - 286. URL: https://doi.org/10.1016/j.ast.2017.05.010

  10. Andrievsky B., Kudryashova E.V., Kuznetsov N.V., Kuznetsova O.A. Aircraft wing rock oscillations suppression by simple adaptive control // Aerospace Science and Technology, 2020, vol. 105, pp. 10. URL: https://doi.org/10.1016/j.ast.2020.106049

  11. Gatley S., Postlethwaite I., Turner M., Kumar A. A comparison of rate-limit compensation schemes for PIO avoidance // Aerospace Science and Technology, 2006, vol. 10, no. 1, pp. 37 – 47. URL: https://doi.org/10.1016/j.ast.2005.07.004

  12. Леонов Г.А., Андриевский Б.Р., Кузнецов Н.В., Погромский А.Ю. Управление летательными аппаратами с AW-коррекцией // Дифференциальные уравнения и процессы управления. 2012. № 3. C. 36. URL: https://diffjournal.spbu.ru/RU/numbers/2012.3/article.1.1.html

  13. Queinnec I., Tarbouriech S., Biannic J.-M., Prieur C. Anti-Windup algorithms for pilot-induced-oscillation alleviation // AerospaceLab, 2017, Chapter 13, pp. 23. URL: https://hal.laas.fr/hal-01636186/document

  14. Zaitceva I. Nonlinear oscillations prevention in unmmaned aerial vehicle // XI Majorov Int. Conf. on Software Engineering and Computer Systems (Saint-Petersburg, 12-13 Dec. 2019), CEUR-WS, pp. 8. URL: http://ceur-ws.org/Vol-2590/short3.pdf

  15. Andrievsky B., Kuznetsov N., Kuznetsova O., Leonov G., Seledzhi S. Nonlinear phase shift compensator for pilot-induced oscillations prevention // Proc. of IEEE European Modelling Symposium (Madrid, 2015), 2015, pp. 225 - 231. URL: https://doi.org//10.1109/EMS.2015.43

  16. Зельченко В.Я., Шаров С.Н. Нелинейная коррекция автоматических систем. - Л.: Судостроение, 1981. - 167 с.

  17. Ефремов А.В., Захарченко В.Ф., Овчаренко В.Н., Суханов В.Л. Динамика полета / Под редакцией Бюшгенса Г.С. - М.: Машиностроение, 2011. - 776 с.

  18. Бюшгенс Г.С., Студнев Р.В. Аэродинамика самолета: динамика продольного и бокового движения. - М.: Машиностроение, 1979. - 352 с.

  19. Ефремов А.В., Оглоблин А.В., Предтеченский А.Н., Родченко В.В. Летчик как динамическая система. - М.: Машиностроение, 1992. - 336 с.

  20. Ефремов А.В., Александров А.В., Валеров К.А. Исследование влияния типа рычага и управляющего сигнала на свойства системы самолет-летчик // Труды МАИ. 2017. № 94. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=81040

  21. McRuer D., Graham D., Krendel E., Reisener W. Human pilot dynamic in compensatory systems: Theory, models, and experiments with controlled element and forcing function variations // Tech. report no. TR-65-15, 1965, 196 p. URL: https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/470337.pdf

  22. Зайцева Ю.С. Настройка параметров динамической модели поведения пилота в контуре управления летательным аппаратом // Научно-технический вестник ИТМО. 2020. Т. 20 № 2. C. 200 - 205.

  23. Гуськов А.А., Спирин А.А., Норинская И.В. Имитационная модель электромеханического рулевого привода малогабаритного высокоманевренного летательного аппарата // Труды МАИ. 2020. № 111. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=115157. DOI: 10.34759/trd-2020-111-14

  24. Mandal T., Gu Y. Analysis of pilot-induced oscillation and pilot vehicle system stability using UAS flight experiments // Aerospace, 2016, vol. 3, no. 2. URL: https://doi.org//10.3390/aerospace3040042

  25. Ефремов А.В., Коровин А.А. Модификация критериев оценки пилотажных характеристик и явления раскачки самолета летчиком // Труды МАИ. 2012. № 55. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=30131

  26. Козяйчев А.Н. Стендовые исследования алгоритма ограничения угла крена вблизи поверхности земли // Труды МАИ. 2018. № 98. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=90344


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2021

Вход