增控增稳系统学习教案.pptx

俯仰转动过程受阻情况
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桨盘落后角为：
旋翼拉力对直升机重心构成一个阻止机头上仰的阻尼力矩
直升机俯仰角速度
旋翼转动角速度
桨叶质量特性系数
桨叶绕水平铰的质俯仰转动过程受阻情况
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桨盘落后角为：
旋翼拉力对直升机重心构成一个阻止机头上仰的阻尼力矩
直升机俯仰角速度
旋翼转动角速度
桨叶质量特性系数
桨叶绕水平铰的质量惯性矩
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旋翼拉力一定时，旋翼产生的阻尼力矩与俯仰角速度成正比。显然，增大俯仰角速度对增加旋翼的阻尼有益。可提高直升机遇到外干扰时纵向运动的稳定性。但是直升机运动具有惯性，当遇到外作用时，不能立即产生，也就不能立即产生应有的阻尼力矩，故需要采取措施。
受外作用（干扰或控制）M作用下满足的力矩平衡方程
拉氏变换：
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典型的一阶惯性环节,阶跃输入和响应
引入负反馈后结构方框图 , 阶跃响应近似于比例环节
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当直升机受到外扰M后，就可立即产生俯仰角速度，也就使阻尼力矩 立刻产生，来抑制外扰，从而提高直升机的纵向稳定性。
等效传递函数：
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引入俯仰角速度到纵向通道构成的直升机俯仰阻尼器
对应控制规律为：
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当直升机稳定转弯时，由于直升机绕X轴滚转角度，沿z轴有分量，此时尽管直升机没有绕Z轴俯仰，角速度陀螺仍能感受此分量，导致自动倾斜器纵向偏转一个角度。
解决办法：高通滤波器即洗出电路
传递函数为：
控制规律为：
为高通滤波器时间常数。
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(二)滚转阻尼器
用于提高直升机绕纵轴滚转运动的阻尼。
旋翼产生阻尼力矩源于旋翼的陀螺定轴性，当直升机机体绕纵轴滚转时, 旋翼锥体落后于机身横向转动的角度。
直升机的滚转阻尼力矩来自旋翼和尾桨。
旋翼产生的阻尼力矩原因仍为具有陀螺定轴性，旋翼锥体落后于机身横向转动一个角度,旋翼拉力对重心构成一力矩，形成滚转阻尼力矩 。
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尾桨产生阻尼力矩直升机右滚时，辅加相对气流会使尾桨桨叶迎角增大，拉力增大，形成阻止向右滚转的阻尼力矩
当直升机左滚时，尾桨桨叶迎角减小，拉力减小，形成阻止向左滚转的阻尼力矩。
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滚转阻尼器结构原理方块图
控制规律
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(三)偏航阻尼器
偏航阻尼器用于提高直升机绕竖轴滚转运动的阻尼。
直升机在偏航转动过程中会产生阻尼力矩，偏航阻尼力矩主要来源于尾桨。
当直升机受扰后，以角速度y向左偏转，尾桨以j切线速度向右摆动。轴向来流从尾桨右侧向左流过，轴向来流方向与尾桨诱导速度的方向相反，使尾桨桨叶的迎角增加，拉力增大，从而形成阻尼力矩阻止机头向左偏转。
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同理，当直升机向右偏转时，桨叶迎角减小，拉力减小，形成阻止机头向右偏转的阻尼力矩。一旦停止偏转转动时，阻尼力矩也就自然消失。
偏航阻尼器结构原理方块图
控制规律
直升机悬停、前飞、垂直飞行时工作正常。
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直升机进行稳定转弯时，由于需要建立倾斜角，会在Y轴上得到分量。
尾桨变距量导致侧滑角增大
解决办法是引入高通滤波器
此时尾桨控制规律
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第二节 增稳系统
增稳系统是在阻尼器的基础上发展起来的,阻尼比和自然振荡频率是反映飞行品质的基本参数.
增稳系统含有：
俯仰增稳系统；
滚转增稳系统；
航向增稳系统。
阻尼器只简单地利用直升机运动的角度增加对短周期运动的阻尼,提高直升机的等效阻尼系数:( )。若引入加速度或迎角、侧滑角等反馈信号，增加短周期运动的自然振荡频率，相当于提高直升机的静稳定性导数： 。可以将原本静不稳定的系统变成稳定系统。
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一、俯仰增稳系统
直升机受扰机头上仰，由于机身迎角变化，旋翼桨叶迎角随之变化，机头上仰使旋翼迎角由小变大，由于旋翼迎角变化，飞行速度垂直于旋转平面的分量w在任意方位上都减小 ，而桨叶此面迎角增大。前飞时