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驾驶员诱发振荡(Pilot Induced Oscillation,简称PIO)是由人-机闭环系统的不稳定引起的问题,是影响飞行安全的重要因素之一。本文首先对人一机闭环系统进行数学建模,并基于Neal-Smith准则,按照库珀-哈珀评价等级制定规范,运用牛顿迭代法进行计算,对建立的人-机闭环系统数学模型进行参数匹配,仿真验证该模型的合理性。然后基于该模型,以对PIO现象的机理研究为基础,从两个角度着手深入探讨如何去除PIO现象对飞机飞行品质的恶劣影响。
从抑制PIO现象产生的角度在系统中加入抑制环节-PIOS滤波器。以杆位移抑制滤波器为例对滤波器的算法进行阐明,并运用相关软件进行仿真分析,证明PIOS滤波器可以在保证飞行品质的基础上,很好地抑制PIO现象。然后,本文通过改变滤波器参数来研究参数变化对滤波器抑制PIO效果的影响,得出的结论有助于将来对PIOS滤波器的设计。
从避免、预防PIO现象的角度,基于WilliamGray的边界避免跟踪(BAT)理论,建立一个BAT数学模型,选取飞机俯仰跟踪数学模型组成一个闭环系统进行仿真,通过仿真结果对比,证明BAT理论有利于飞机的操纵性和稳定性。同时,分析了BAT理论模型主要参数和飞行品质参数之间的关系,为对BAT理论的深入研究提供了一个路标,人们可以通过试飞实验或模拟机模拟实验的方法确定这些参数并对这些参数进行分析,最终对BAT进行定性并观察BAT对飞行员跟踪成功的影响。