[发明专利]一种提高小型飞机着陆过程乘客舒适度的控制方法

说明书

本发明提供的是一种提高小型飞机着陆过程乘客舒适度的控制方法。步骤1：获取小型飞机飞行状态量及控制量；步骤2：预估扰动气流状态量；步骤3：计算乘客舒适度并确定补偿量；步骤4：构造位置及速度补偿控制器；步骤5：构造飞机姿态角补偿控制器；步骤6：构造飞机姿态角速度偿控制器；步骤7：确定各控制器参数。本发明针对小型飞机着陆过程，本发明提出提高乘客舒适度的控制方法，设计扰动观测器预估扰动气流速度分量，提出乘客舒适度的计算方法，构建乘客舒适度补偿模型，结合基于非线性动态逆的横纵向综合设计思想，有效控制飞机着陆过程状态偏差，实现提高小型飞机着陆过程乘客舒适度的目的。

技术领域

本发明涉及的是一种飞机自动控制方法，具体地说是一种小型飞机着陆过程的控制方法。

背景技术

随着国民经济的发展，小型飞机的数量越来越多，应用范围越来越广，小型飞机体积小，构造相对简单，在休闲和旅行等诸多方面备受青睐，乘客对乘坐小型飞机的舒适度要求较高。但是小型飞机由于其质量小，可装载乘客较少，因此受扰动气流影响较大，特别是在小型飞机着陆过程中，剧烈的气流扰动，造成飞机垂向和横侧向的速度变化容易引起乘客眩晕甚至晕机的情况，同时，飞机在接近地面的着陆过程中，飞机状态控制精度下降导致的飞机姿态角速度的变化，也容易造成乘客眩晕情况，以上严重影响乘客的舒适度。为此，针对小型飞机着陆过程，有效抑制扰动气流的影响和减小飞机飞行状态偏差，在提高乘客舒适度方面，具有重要的理论研究意义和现实应用意义。

截止到目前，小型飞机仍采用飞行员人工操控方式完成着陆工作，通过操控驾驶杆和油门杆控制飞机的飞行状态，操控策略主要依赖飞行员的经验。但是人工操控存在如下缺点：首先，飞行员操控无法及时有效地抑制不确定的扰动气流的影响；其次，飞行员为了准确控制飞机，往往将纵向和横侧向分开控制，这忽略了飞机的纵向与横侧向的状态耦合，对其中一个方向的控制必然会影响另一个方向的状态。因此，在着陆过程扰动气流影响下，采用飞行员人工操控方式，难以对飞机的精确控制和提高乘客的舒适度。

目前的相关文献资料，在研究飞机飞行过程的扰动气流影响时，往往假设气流扰动量是已知的，但是在实际飞机着陆过程中，扰动气流状态是不可直接测量的，可在飞机模型的基础上设计状态观测器，对扰动气流加以预估，进而分析扰动气流的速度分量。另外，飞机难以实现精确控制，是由于飞行控制系统中含有大量的横纵向非线性耦合因素，可采用非线性动态逆的方式，在飞机纵向和横侧向回路中抵消其中的非线性影响因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效控制飞机着陆过程状态偏差，提高小型飞机着陆过程乘客舒适度的提高小型飞机着陆过程乘客舒适度的控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤1：获取小型飞机飞行状态量及控制量；

步骤2：预估扰动气流状态量；

步骤3：计算乘客舒适度并确定补偿量；

步骤4：构造位置及速度补偿控制器；

步骤5：构造飞机姿态角补偿控制器；

步骤6：构造飞机姿态角速度偿控制器；

步骤7：确定各控制器参数。

本发明还可以包括：

1.飞行状态量的计算式为：

其中，x为飞机状态量，u为飞机控制量，f、g、h、k为状态量的非线性表达式、由飞机状态量及气动参数构成；

所述控制量是通过传感器获得小型飞机执行机构的舵偏角和油门开度，所述执行机构包括副翼、升降舵、方向舵和油门。

2.所述预估扰动气流状态量中，小型飞机着陆参考模型通过非线性着陆模型在期望状态点处泰勒级数展开获得，着陆参考模型为：