CN113741173B - 一种用于实现电传直升机trc响应类型的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法，包括：步骤1，采用杆位移配平量对周期变距杆的位移量进行补偿，并对补偿后得到的补偿位移量进行非线性增益处理，输出平移速度指令；步骤2，对电传直升机的当前速度进行逻辑处理，得到速度反馈信号；步骤3，采用速度反馈信号或速度反馈信号的修正量对平移速度指令进行跟踪，并对跟踪误差进行控制处理，使得电传直升机的平移速度达到平移速度指令所指示平移速度，以实现电传直升机TRC响应类型的控制。本发明实施例解决了目前电传直升机所采用响应类型，在不良目视条件下尤其增加了飞行员的操纵负荷增大，并且对飞行的安全性带来隐患的问题。

Description

一种用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法

技术领域

本发明涉及但不限于直升机飞行控制技术领域，尤指一种用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法。

背景技术

直升机由于其特殊的作战任务要求和飞行特性，其丰富的响应类型是区别于固定翼飞机的一个重要方面，也是其控制架构设计的最大难点。直升机在低速或悬停时，飞行员的操纵负荷非常重，尤其是在执行海面悬停反潜，舰面着舰，搜救跟进，低空突防，树梢隐蔽等任务科目时，需要精确控制直升机的俯仰角和纵横向平移速度。

目前电传直升机常用的响应类型包括角速率响应类型(RC)和姿态响应类型(AC)，采用上述响应类型在低速或悬停状态下，需要频繁动杆操纵，才能准确地判断直升机的速度变化趋势，在不良目视条件下尤其增加了飞行员的操纵负荷增大，并且对飞行的安全性带来隐患。

因此，目前亟需提出一种有效可行的响应类型的控制方式，可以降低动杆操纵频率，从而降低飞行员的操纵负荷，对直升机在低速或悬停状态下执行任务的安全性和任务效率带来较高的改善。

发明内容

本发明的目的：本发明实施例提出一种用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法，以解决目前电传直升机所采用的RC响应类型和AC响应类型，由于需要频繁动杆操纵，在不良目视条件下尤其增加了飞行员的操纵负荷增大，并且对飞行的安全性带来隐患的问题。

本发明的技术方案：

本发明实施例提供一种用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法，包括：

步骤1，采用杆位移配平量对周期变距杆的位移量进行补偿，并对补偿后得到的补偿位移量进行非线性增益处理，输出平移速度指令；

步骤2，对电传直升机的当前速度进行逻辑处理，得到速度反馈信号；

步骤3，采用速度反馈信号或速度反馈信号的修正量对平移速度指令进行跟踪，并对跟踪误差进行控制处理，使得电传直升机的平移速度达到平移速度指令所指示平移速度，以实现电传直升机TRC响应类型的控制。

可选地，如上所述的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法中，所述步骤2包括：

步骤21，采用速度处理逻辑对电传直升机的当前速度进行逻辑处理，得到所述速度反馈信号；

其中，所述速度处理逻辑为：

在所述当前速度小于或等于第一速度阈值时，采用地速作为速度反馈信号；

在所述当前速度大于或等于第二速度阈值时，采用空速作为速度反馈信号，所述第二速度阈值大于所述第一速度阈值；

在所述当前速度大于所述第一速度阈值、且小于所述第二速度阈值时，通过对空速和地速进行加权处理，得到合成后的速度反馈信号。

可选地，如上所述的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法中，所述步骤2还包括：

步骤22，采用电传直升机的当前加速度作为所述速度反馈信号的阻尼信号，得到速度反馈信号的修正量；

所述步骤3中，具体采用速度反馈信号的修正量，对平移速度指令进行跟踪。

可选地，如上所述的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法中，所述步骤3中对平移速度指令进行跟踪，包括：

步骤31，采用速度反馈信号或速度反馈信号的修正量对平移速度指令进行跟踪，得到姿态角指令；

步骤32，采用姿态角对姿态角指令进行跟踪，得到角速率指令；

步骤33，采用角速率对角速率指令进行跟踪，得到所述电传直升机的角速率误差值。

可选地，如上所述的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法中，所述步骤3中对跟踪误差进行控制处理，包括：

步骤34，对角速率误差值进行比例和积分控制，输出所述电传直升机的周期变距角控制量；

步骤35，对所述周期变距角控制量进行轴间解耦，得到解耦控制量。

可选地，如上所述的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法中，所述步骤34的比例和积分控制中，

所述比例支路的增益取1；

所述积分支路增益随电传直升机的当前速度变化进行变化，悬停时积分支路增的益取1，当前速度大于或等于第三速度阈值时，积分支路的增益取1.2，当前速度大于悬停时速度、且小于所述第三速度阈值时，对积分支路的增益进行插值处理。

可选地，如上所述的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法中，所述步骤35包括：

对所述周期变距角控制量在俯仰通道、滚转通道、偏航通道和总距通道按预设方式进行分解，得到的解耦控制量包括纵向周期变距角、横向周期变距角、尾桨变距角和总距角，从而实现对平移速度的独立控制。

可选地，如上所述的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法中，所述步骤35之后，还包括：

步骤4，将经过平移速度响应类型控制后，电传直升机的当前速度作为新的速度反馈信号，或形成新的速度反馈信号的修正量，与所述平移速度指令进行比较，得到速度误差量，根据所述速度误差量继续进行TRC响应类型的控制或完成控制。

本发明的优点：本发明实施例提供的一种用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法，应用于具有数字电传飞控系统的直升机，利用飞控计算机实现特定的TRC响应类型控制逻辑设计，使得直升机的周期杆位移操纵直接对应直升机的平移速率，采用平移速率指令响应类型(TRC)保证了直升机的周期杆操纵直接对应直升机的平移速度，相较于角速率响应类型(RC)、姿态响应类型(AC)不需要频繁动杆操纵，可以准确地判断直升机的速度变化趋势，在不良目视条件下更好地减小飞行员操纵负荷，极大增加了安全性，提高任务效率。

附图说明：

图1为本发明实施例提供的一种用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的电传直升机TRC响应类型的控制方法中一种实现方式的原理示意图；

图3为本发明实施例提供的电传直升机TRC响应类型的控制方法中另一种实现方式的原理示意图；

图4为本发明实施例提供的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法中轴间解耦的原理示意图；

图5为采用本发明实施例提供的TRC响应类型进行控制的响应效果的示意图。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

针对现有电传直升机常用的角速度响应类型(RC)和姿态响应类型(AC)，在低速或悬停状态下，需要频繁动杆操纵，才能准确地判断直升机的速度变化趋势，在不良目视条件下尤其增加了飞行员的操纵负荷增大，并且对飞行的安全性带来隐患的问题。本发明实施例提供了一种用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法，当电传直升机处于平移速度响应类型模式时，飞行员仅通过操纵周期变距杆即可以直接控制电传直升机平飞速度的变化，在直升机处于不良目视环境时更有效地降低飞行员驾驶负担。

本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明实施例提供的一种用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法的流程图。本发明实施例提供的控制方法包括如下步骤：

步骤1，采用杆位移配平量对周期变距杆的位移量进行补偿，并对补偿后得到的补偿位移量进行非线性增益处理，输出平移速度指令；

步骤2，对电传直升机的当前速度进行逻辑处理，得到速度反馈信号；

步骤3，采用速度反馈信号或速度反馈信号的修正量对平移速度指令进行跟踪，并对跟踪误差进行控制处理，使得电传直升机的平移速度达到平移速度指令所指示平移速度，以实现电传直升机TRC响应类型的控制。

本发明实施例提供的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法，应用于具有数字电传飞控系统的直升机，利用所设计出的特定控制逻辑，使得飞行员仅通过操纵周期变距杆，即可直接对应直升机平飞速度的变化。

在本发明实施例的一种实现方式，图2为本发明实施例提供的电传直升机TRC响应类型的控制方法中一种实现方式的原理示意图。如图2所示，该实现方式中，步骤2的实现方式可以为：采用速度处理逻辑对电传直升机的当前速度进行逻辑处理，得到速度反馈信号。

相应地，该实现方式的步骤3中，具体采用速度反馈信号对平移速度指令进行跟踪。

在本发明实施例的另一种实现方式，图3为本发明实施例提供的电传直升机TRC响应类型的控制方法中另一种实现方式的原理示意图。如图3所示，该实现方式中，步骤2的实现方式可以包括：采用速度处理逻辑对电传直升机的当前速度进行逻辑处理，得到速度反馈信号；并进一步采用电传直升机的当前加速度作为速度反馈信号的阻尼信号，得到速度反馈信号的修正量。

相应地，该实现方式的步骤3中，具体采用速度反馈信号的修正量，对平移速度指令进行跟踪。

本发明实施例在实际应用中，上述速度处理逻辑例如可以包括：

在当前速度小于或等于第一速度阈值时，采用地速作为速度反馈信号；

在当前速度大于或等于第二速度阈值时，采用空速作为速度反馈信号，第二速度阈值大于第一速度阈值；

在当前速度大于第一速度阈值、且小于第二速度阈值时，通过对空速和地速进行加权处理，得到合成后的速度反馈信号。

本发明实施例提供的控制方法，步骤3中对平移速度指令进行跟踪的实现方式，可以包括：

步骤31，采用速度反馈信号或速度反馈信号的修正量对平移速度指令进行跟踪，得到姿态角指令；

步骤32，采用姿态角对姿态角指令进行跟踪，得到角速率指令；

步骤33，采用角速率对角速率指令进行跟踪，得到电传直升机的角速率误差值。

需要说明的是，步骤31中对平移速度指令进行跟踪所采用的信号，可以是上述实施例中提出的两种实现方式，即可以采用速度反馈信号或速度反馈信号的修正量对平移速度指令进行跟踪。

进一步地，步骤3中对跟踪误差进行控制处理，包括：

步骤34，对角速率误差值进行比例和积分控制，输出电传直升机的周期变距角控制量；

步骤35，对周期变距角控制量进行轴间解耦，得到平移速度的控制量。

本发明实施例提供的控制方法在具体实现中，步骤34的比例和积分控制中，比例支路的增益取1；积分支路增益随电传直升机的当前速度变化进行变化，悬停时积分支路增益取1，当前速度大于或等于第三速度阈值时，积分支路增益取1.2，当前速度大于悬停时速度、且小于第三速度阈值时，对积分支路的增益进行插值处理，例如，积分支路增益取1.5，1.1。需要说明的是，本发明实施例中的第三速度阈值可以等于上述第二速度阈值。

进一步地，本发明实施例提供的方法，还可以包括：

步骤4，将经过平移速度响应类型控制后，电传直升机的当前速度作为新的速度反馈信号，或形成新的速度反馈信号的修正量，与平移速度指令进行比较，得到速度误差量，根据速度误差量继续进行TRC响应类型的控制或完成控制。需要说明到的是，速度误差量＝0时，完成控制，速度误差量大于0时，继续控制，从而形成闭环控制过程。

本发明实施例提供的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法，应用于具有数字电传飞控系统的直升机，利用飞控计算机实现特定的TRC响应类型控制逻辑设计，使得直升机的周期杆位移操纵直接对应直升机的平移速率，采用平移速率指令响应类型(TRC)保证了直升机的周期杆操纵直接对应直升机的平移速度，相较于角速率响应类型(RC)、姿态响应类型(AC)不需要频繁动杆操纵，可以准确地判断直升机的速度变化趋势，在不良目视条件下更好地减小飞行员操纵负荷，极大增加了安全性，提高任务效率。

以下通过一些具体实施例对本发明实施例提供的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法的实施方式进行详细说明。该具体实施例提供的方法包括如下步骤：

步骤S1，杆位移配平：采用杆位移配平量对周期变距杆的位移量进行补偿。

该步骤S1中，可以基于当前速度计算出杆位移配平量，杆位移配平作为周期变距杆的位移补偿量使得直升机的在不同的速度指令下都能保持配平(或平衡)状态。

步骤S2，对步骤S1补偿后得到的补偿位移量进行非线性增益处理，输出平移速度指令。

步骤S2中非线性增益处理的作用是小位移操纵时降低杆的灵敏度，以达到精确操纵的目的，在大位移操纵时，提高杆灵敏度，以达到敏捷操纵的目的。

步骤S3，采用速度处理逻辑对电传直升机的当前速度进行逻辑处理，得到速度反馈信号。

该步骤S3中，速度处理逻辑主要针对当前直升机速度测量方式进行的修正处理，具体包括：

在当前速度V≤10m/s时，采用地速作为速度反馈信号，以消除旋翼下洗气流对空速测量的影响；

在当前速度V≥33.3m/s时，采取空速作为速度反馈信号；

过渡速度段，即在当前速度V>10m/s、且V<33.3m/s时，通过下洗气流补偿后的空速与地速进行加权处理，得到合成后的速度反馈信号。

步骤S4，采用电传直升机的当前加速度作为速度反馈信号的阻尼信号，得到速度反馈信号的修正量。

如图3所示，在采用速度处理逻辑获取速度反馈信号后，可以进一步地采用当前加速度作为速度反馈信号的阻尼信号，减少速度反馈信号的波动，从而改善速度响应的品质。

步骤S5，采用速度反馈信号的修正量对平移速度指令进行跟踪，得到姿态角指令；

步骤S6，采用姿态角对姿态角指令进行跟踪，得到角速率指令；

步骤S7，采用角速率对角速率指令进行跟踪，得到电传直升机的角速率误差值。

上述步骤5到步骤7的跟踪过程中，速度、姿态角和角速率作为反馈信号，通过偏差量控制，使得飞行员操纵周期杆变距后，飞行速度能够达到速度指令，实现TRC响应类型，即直升机的周期杆位移操纵直接对应直升机的平移速率。

步骤S8，对角速率误差值进行比例和积分控制，输出电传直升机的周期变距角控制量。

该步骤S8中采用比例和积分控制的控制形式，保证控制精度的同时，避免复杂控制器带来的时延问题，具体比例支路增益取1，积分支路增益随速度变化进行变化，悬停时(速度V＝0m/s)增益取1，大速度时(速度V≥33.3m/s)增益取1.2，中间速度段增益进行插值处理。

步骤S9，对周期变距角控制量进行轴间解耦，得到平移速度的控制量。

本发明实施例中，轴间解耦的作用是将输入直升机的最终控制指令在俯仰、滚转、偏航和总距按一定比例进行分解，达到平移速率独立控制的目的，例如当驾驶员前推周期杆，直升机只产生前飞速度。如图4所示，为本发明实施例提供的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法中轴间解耦的原理示意图。

如图4所示，为了消除其四个控制通道(包括俯仰、滚转、偏航、总距通道)间存在的耦合，采取如图4中的解耦控制方法：总距指令通道独立，不受其他三个通道指令的影响，驾驶员的总距指令即为控制系统输出的总距指令；驾驶员发出滚转指令后，融合总距-滚转解耦指令和俯仰-滚转解耦指令，经过淡化器输出，形成修正的滚转指令；驾驶员发出俯仰指令后，俯仰指令通道融合总距-俯仰解耦指令、偏航-俯仰解耦指令和大滚转角-俯仰解耦指令(当滚转角大于15度时)，经过淡化器输出，形成最终的俯仰指令；驾驶员发出航向指令后，航向指令通道融合总距-偏航解耦指令，经过淡化器输出，形成最终的航向指令。其中淡化器的作用是将解耦指令以坡度信号的形式缓慢到达峰值，避免因为解耦指令引发直升机振动，在直接链状态下，所有解耦指令参数均为常数，均不超过原通道指令10％(根据不同的型号有所变化)。

如图5所示，为采用本发明实施例提供的TRC响应类型进行控制的响应效果的示意图，可以看出，直升机的平移速率对周期杆位移操纵量的跟随效果良好，保证了直升机的周期杆操纵直接对应直升机的平移速度，且相较于角速率响应类型(RC)、姿态响应类型(AC)不需要频繁动杆操纵。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法，其特征在于，包括：

步骤1，采用杆位移配平量对周期变距杆的位移量进行补偿，并对补偿后得到的补偿位移量进行非线性增益处理，输出平移速度指令；

步骤2，对电传直升机的当前速度进行逻辑处理，得到速度反馈信号及其修正量；

步骤3，采用速度反馈信号的修正量对平移速度指令进行跟踪，并对跟踪误差进行控制处理，使得电传直升机的平移速度达到平移速度指令所指示平移速度，以实现电传直升机TRC响应类型的控制；

所述步骤2包括：

步骤21，采用速度处理逻辑对电传直升机的当前速度进行逻辑处理，得到所述速度反馈信号；

步骤22，采用电传直升机的当前加速度作为所述速度反馈信号的阻尼信号，得到速度反馈信号的修正量；

所述步骤3中对平移速度指令进行跟踪，包括：

步骤31，采用速度反馈信号的修正量对平移速度指令进行跟踪，得到姿态角指令；

步骤32，采用姿态角对姿态角指令进行跟踪，得到角速率指令；

步骤33，采用角速率对角速率指令进行跟踪，得到所述电传直升机的角速率误差值；

所述步骤3中对跟踪误差进行控制处理，包括：

步骤34，对角速率误差值进行比例和积分控制，输出所述电传直升机的周期变距角控制量；

步骤35，对所述周期变距角控制量进行轴间解耦，得到解耦控制量。

2.根据权利要求1所述的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法，其特征在于，所述步骤21中的速度处理逻辑为：

在所述当前速度小于或等于第一速度阈值时，采用地速作为速度反馈信号；

在所述当前速度大于或等于第二速度阈值时，采用空速作为速度反馈信号，所述第二速度阈值大于所述第一速度阈值；

在所述当前速度大于所述第一速度阈值、且小于所述第二速度阈值时，通过对空速和地速进行加权处理，得到合成后的速度反馈信号。

3.根据权利要求1所述的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法，其特征在于，所述步骤34的比例和积分控制中，

比例支路的增益取1；

积分支路增益随电传直升机的当前速度变化进行变化，悬停时积分支路的增益取1，当前速度大于或等于第三速度阈值时，积分支路的增益取1.2，当前速度大于悬停时速度、且小于所述第三速度阈值时，对积分支路的增益进行插值处理。

4.根据权利要求1所述的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法，其特征在于，所述步骤35包括：

对所述周期变距角控制量在俯仰通道、滚转通道、偏航通道和总距通道按预设方式进行分解，得到的解耦控制量包括纵向周期变距角、横向周期变距角、尾桨变距角和总距角，从而实现对平移速度的独立控制。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的用于实现电传直升机TRC响应类型的控制方法，其特征在于，所述步骤35之后，还包括：

步骤4，将经过平移速度响应类型控制后，电传直升机的当前速度作为新的速度反馈信号，或形成新的速度反馈信号的修正量，与所述平移速度指令进行比较，得到速度误差量，根据所述速度误差量继续进行TRC响应类型的控制或完成控制。