[科普中国]-增稳或控制增稳系统

基本概念

追求高安全性、经济性、环保性和舒适性，是现代高性能民用飞机技术发展的趋势，将飞机设计成静不稳定或稳定性不足，可以减小飞行阻力、增加升力以及减小飞机重量，大大提高了飞机的经济性。对于此类静不稳定或稳定性不足的民用飞机，现代电传飞控系统必须提供增稳控制系统以改善飞机的稳定性1。

发展常规增稳控制系统的设计主要利用经典的单回路频域或根轨迹方法进行设计。该方法简单、直观，在现役的民用飞机飞行控制系统中得到了广泛的应用。近年来，多变量控制理论得到了迅速发展，逐步应用到飞行控制系统的设计当中，如最优二次型控制（LQR）设计方法、特征结构配置方法、定量反馈理论方法、非线性系统动态逆设计方法以及现代鲁棒设计方法等。

分类增稳系统主要分为纵向增稳系统和横向增稳系统两种控制构型。纵向增稳控制律设计的主要目的是改善飞机短周期运动特性，横向增稳控制律设计的主要目的是改善飞机的荷兰滚动运动特性。由于飞机横向运动的交连耦合的影响造成了横向运动的复杂性，因此横向增稳系统的设计比纵向增文系统难。

纵向增稳控制系统设计纵向增稳控制系统的目的是为飞机的短周期模态提供满意的自然频率和阻尼比，从而改善飞机的阻尼特性和稳定性。一般可以采用的反馈结构有：俯仰角速率信号反馈、迎角信号反馈、法向过载信号反馈及俯仰角速率信号和迎角信号（或过载信号）的综合反馈。

单独采用某一种信号反馈，通常只改变系统某一种性能指标，对系统总体性能的改进往往不太理想。因此常常将多种反馈信号进行综合利用，采用综合反馈控制的结构，如引入俯仰角速率和迎角的组合反馈等，以期获得更好的控制效果1。

横向增稳控制系统具体设计指标如下2：

滚转轴操控具备滚转角速度控制/倾斜角姿态保持响应类型，并具有自动转弯协同能力。

偏航角操纵具备常规的侧滑角控制响应类型，而由侧滑引起的滚动趋势可以通过副翼调节自动防御。

荷兰滚阻尼比大雨0.5，滚转角速度响应零点和荷兰滚极点尽量对消，以提高乘坐品质。

滚转模态半衰期足够小。