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飛機駕駛員誘發(fā)振蕩——建模仿真與風(fēng)險評估

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作者:李穎暉
出版社:科學(xué)出版社出版時間:2024-06-01
開本: B5 頁數(shù): 322
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飛機駕駛員誘發(fā)振蕩——建模仿真與風(fēng)險評估 版權(quán)信息

飛機駕駛員誘發(fā)振蕩——建模仿真與風(fēng)險評估 內(nèi)容簡介

本書針對在結(jié)冰風(fēng)洞中開展飛機結(jié)冰與防除冰試驗的理論、方法,結(jié)合目前國內(nèi)結(jié)冰風(fēng)洞試驗研究的近期新成果,介紹了結(jié)冰風(fēng)洞的組成、國內(nèi)外結(jié)冰風(fēng)洞的概況,詳細介紹了與結(jié)冰風(fēng)洞試驗技術(shù)相關(guān)的相似理論、氣流場和云霧場校測方法、結(jié)冰和防除冰試驗方法,以及典型的試驗結(jié)果與分析等,為開展飛機結(jié)冰與防除冰試驗研究提供學(xué)習(xí)參考的資料。科研院所、工業(yè)部門、高等院校從事飛機結(jié)冰與防除冰研究的科研人員、研究生或高年級本科生

飛機駕駛員誘發(fā)振蕩——建模仿真與風(fēng)險評估 目錄

目錄   叢書序   前言   第 1 章 運輸機駕駛員誘發(fā)振蕩概述 1   1.1 駕駛員誘發(fā)振蕩概述 1   1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 4   1.2.1PIO機理的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4   1.2.2PIO飛行試驗國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 5   1.2.3 飛行風(fēng)險評估國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 7   1.3 運輸機的PIO適航審定發(fā)展現(xiàn)狀 9   第 2 章 運輸機動力學(xué)與飛行控制 11   2.1 剛性飛行器動力學(xué)模型 11   2.1.1 參考坐標軸系 11   2.1.2 飛行器質(zhì)心移動的動力學(xué)方程 12   2.1.3 飛行器繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動的動力學(xué)方程 15   2.1.4 飛行器質(zhì)心轉(zhuǎn)動的動力學(xué)方程 17   2.1.5 飛行器繞質(zhì)心移動的運動學(xué)方程 17   2.2 飛行器小擾動線性化模型 18   2.2.1 縱向小擾動運動方程組 19   2.2.2 橫航向小擾動運動方程組 22   2.3 飛機飛行控制系統(tǒng)模型 23   2.3.1 飛行控制系統(tǒng)的任務(wù)與功能 23   2.3.2 電傳運輸機的飛控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 25   2.3.3 飛行控制系統(tǒng)與PIO的內(nèi)在聯(lián)系 27   2.4 本章小結(jié) 30   第 3 章 運輸機PIO研究中的駕駛員操縱行為模型 31   3.1 駕駛員操縱行為模式概述 31   3.2 補償行為 34   3.3 跟蹤行為 39   3.4 預(yù)知行為 40  3.5 駕駛員異常行為 42   3.6 本章小結(jié) 43   第 4 章 操縱面速率飽和對PIO的影響因素研究 44   4.1 簡化的速率限制環(huán)節(jié)模型 44   4.2 精確正弦描述函數(shù)模型 51   4.3 正弦輸入描述函數(shù)模型 53   4.4 正弦輸入/三角輸出描述函數(shù)模型 60   4.5 本章小結(jié) 64   第 5 章 基于抑制器的速率飽和PIO抑制方法研究 65   5.1 抑制器開環(huán)特性分析 65   5.1.1 抑制器的結(jié)構(gòu) 65   5.1.2 抑制器頻域特性分析 67   5.1.3 抑制器時域特性分析 68   5.2 抑制器相位補償能力研究 69   5.3 II 型PIO抑制機理研究 71   5.4 抑制器效能研究 74   5.4.1 階躍跟蹤任務(wù) 74   5.4.2 離散俯仰跟蹤任務(wù) 76   5.4.3 正弦跟蹤任務(wù) 78   5.5 應(yīng)用實例 80   5.5.1 人機閉環(huán)系統(tǒng)模型 80   5.5.2 飛機模型 80   5.5.3 駕駛員模型 82   5.5.4 舵機動力學(xué)模型 82   5.5.5 離散俯仰跟蹤任務(wù) 82   5.5.6 正弦跟蹤任務(wù) 87   5.6 本章小結(jié) 91   第 6 章 基于絕對穩(wěn)定性理論的作動器速率限制人機閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定域估計 93   6.1 預(yù)備知識 93   6.1.1 扇形區(qū)域 93   6.1.2 絕對穩(wěn)定性概念 95   6.2 圓判據(jù) 96   6.2.1 多變量與單變量圓判據(jù)定理 96   6.2.2 簡單實例驗證 98  6.3 Popov 判據(jù) 105   6.3.1 多變量與單變量 Popov 判據(jù) 105   6.3.2 簡單實例驗證 106   6.4 人機閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析算例 109   6.4.1 判據(jù)的選擇 109   6.4.2 靜穩(wěn)定飛機人機閉環(huán)系統(tǒng)算例 110   6.4.3 靜不穩(wěn)定飛機人機閉環(huán)系統(tǒng)算例 117   6.5 本章小結(jié) 122   第 7 章 具有作動器速率限制的人機閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定域估計 123   7.1 預(yù)備知識 124   7.1.1 穩(wěn)定域相關(guān)概念 124   7.1.2 Lyapunov 方程 124   7.1.3 線性矩陣不等式 (LMI) 124   7.2 基于 Lyapunov 方程的靜穩(wěn)定飛機人機閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定域估計 127   7.2.1 控制輸入幅值飽和單輸入系統(tǒng)穩(wěn)定域估計方法 127   7.2.2 考慮速率限制因素的人機閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定域估計 129   7.2.3 人機閉環(huán)系統(tǒng)有極限環(huán)時的穩(wěn)定域估計算例 131   7.2.4 人機閉環(huán)系統(tǒng)無極限環(huán)時的穩(wěn)定域分析 137   7.3 基于 LMI 的靜不穩(wěn)定飛機人機閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定域估計 139   7.3.1 控制輸入幅值飽和穩(wěn)定域估計方法 139   7.3.2 考慮速率限制因素的人機閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定域估計 141   7.3.3 算例研究 143   7.3.4 人機閉環(huán)系統(tǒng)非線性失穩(wěn)模式分析 146   7.4 本章小結(jié) 149   第 8 章 基于 Anti-Windup 補償?shù)娜藱C閉環(huán)系統(tǒng)失穩(wěn)抑制 151   8.1 預(yù)備知識 152   8.2 控制輸入幅值受限系統(tǒng)的 Anti-Windup 補償 155   8.2.1 基本理論 155   8.2.2 算例仿真驗證 158   8.3 控制輸入速率受限系統(tǒng)的 Anti-Windup 補償 160   8.3.1 基本理論 160   8.3.2 算例仿真驗證 164   8.4 Anti-Windup 補償方法用于人機閉環(huán)系統(tǒng)非線性失穩(wěn)抑制 165   8.4.1 人機閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 166   8.4.2 Anti-Windup 補償器的求解 166  8.4.3 仿真驗證 169   8.5 本章小結(jié) 172   第 9 章 基于指令速率補償?shù)娜藱C閉環(huán)系統(tǒng)非線性失穩(wěn)抑制 173   9.1 四種指令速率補償器結(jié)構(gòu) 174   9.2 四種指令速率補償器的時域特性分析 175   9.3 采用同步控制駕駛員模型時的失穩(wěn)抑制效果仿真 177   9.3.1 四種補償器的人機閉環(huán)系統(tǒng)極限環(huán)失穩(wěn)抑制效果仿真研究 177   9.3.2 四種補償器的人機閉環(huán)系統(tǒng)發(fā)散失穩(wěn)抑制效果仿真研究 185   9.4 采用 Neal-Smith 駕駛員模型時的失穩(wěn)抑制效果仿真 192   9.4.1 四種補償器的人機閉環(huán)系統(tǒng)極限環(huán)失穩(wěn)抑制效果仿真研究 192   9.4.2 四種補償器的人機閉環(huán)系統(tǒng)發(fā)散失穩(wěn)抑制效果仿真研究 197   9.5 加入指令速率補償器后對系統(tǒng)正常操縱的影響 202   9.5.1 本體靜穩(wěn)定人機閉環(huán)系統(tǒng)情況 202   9.5.2 本體靜不穩(wěn)定人機閉環(huán)系統(tǒng)情況 203   9.6 指令速率補償方法與 Anti-Windup 補償方法對比總結(jié) 208   9.7 本章小結(jié) 208   第 10 章 基于人機閉環(huán)系統(tǒng)的PIO易感性參數(shù)仿真與空中試飛驗證 210   10.1 基于仿真模擬的PIO易感性分析方法 210   10.1.1 典型PIO試飛任務(wù)數(shù)字化 211   10.1.2 人機閉環(huán)系統(tǒng)模型 213   10.1.3PIO易感性參數(shù)分析 213   10.2 基于變穩(wěn)機的PIO試飛驗證 214   10.2.1 試飛結(jié)果評價方法 214   10.2.2 基于變穩(wěn)機的PIO試飛驗證概況 216   10.3 操縱系統(tǒng)時間延遲對PIO易感性的影響 217   10.3.1 俯仰截獲任務(wù)下時間延遲對PIO易感性的影響 217   10.3.2 滾轉(zhuǎn)截獲任務(wù)下時間延遲對PIO易感性的影響 221   10.3.3 時間延遲引起的PIO試飛與評價方法驗證 224   10.4 舵偏速率限制對PIO易感性的影響 229   10.4.1 俯仰截獲任務(wù)下舵偏速率限制對PIO易感性的影響 230   10.4.2 滾轉(zhuǎn)截獲任務(wù)下舵偏速率限制對PIO易感性的影響 232   10.4.3 舵偏速率限制引起的PIO試飛與評價方法驗證 235   10.5 飛行品質(zhì)等級對PIO易感性的影響 240   10.5.1 基于過載指令結(jié)構(gòu)的飛行品質(zhì)等級對PIO易感性的影響 240   10.5.2 基于迎角指令結(jié)構(gòu)的飛行品質(zhì)等級對PIO易感性的影響 243  10.6 本章小結(jié) 246   第 11 章 基于極值理論的PIO科目試飛風(fēng)險定量評估方法 247   11.1PIO科目試飛安全關(guān)鍵參數(shù)極值的提取 247   11.1.1 基于試飛數(shù)據(jù)的安全關(guān)鍵參數(shù)極值提取 247   11.1.2 基于地面模擬試飛提取的參數(shù)極值可信度驗證 249   11.2 一維參數(shù)極值統(tǒng)計特性分析 250   11.3 基于極值理論的PIO科目試飛風(fēng)險定量評估 253   11.4 基于一維參數(shù)極值分布的PIO科目試飛風(fēng)險定量評估方法 254   11.4.1 一維極值分布模型 254   11.4.2 一維極值分布模型*優(yōu)擬合檢驗 257   11.4.3 基于一維極值的PIO科目試飛風(fēng)險概率 261   11.5 基于二維參數(shù)極值分布的PIO科目試飛風(fēng)險定量評估 263   11.5.1 二維參數(shù)極值分布模型 263   11.5.2 二維參數(shù)極值分布模型*優(yōu)擬合檢驗 265   11.5.3 基于二維參數(shù)極值的PIO科目試飛風(fēng)險概率 268   11.5.4 不同易感性參數(shù)下PIO科目試飛風(fēng)險概率 269   11.6 本章小結(jié) 269   第 12 章PIO抑制方法地面飛行模擬驗證研究 271   12.1 飛機飛行模擬與飛行模擬器概述 271   12.2 地面飛行模擬器 273   12.2.1 地面飛行模擬器基本原理 273   12.2.2 地面飛行模擬器結(jié)構(gòu)及組成 275   12.2.3 地面飛行模擬器主要模擬系統(tǒng) 276   12.3 地面飛行模擬實驗 280   12.3.1 駕駛員評估 280   12.3.2 實驗計劃 281   12.3.3 實驗結(jié)果 282   12.4 本章小結(jié) 288   參考文獻 289
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