(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111432375.1 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 中国航空工业 集团公司沈阳飞机设 计研究所 地址 110035 辽宁省沈阳市皇姑区塔湾街 40号 (72)发明人 王允辉　施明健　刘茂汉　黄开　 王宏利　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 代理人 刘传准 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种构建纵向短周期频率和阻尼比的方法 (57)摘要 本申请提供了一种构建纵向短周期频率和 阻尼比的方法， 包括： 1)利用纵向线化小扰动飞 机方程获得飞机本体纵向短周期模态特性及纵 向俯仰速率表达式， 以纵向俯仰速率表达式为基 础， 构建包含三部分期望操纵力矩的纵向增稳控 制律， 将构建的舵面期望操作力矩表达式并入纵 向俯仰速率表达式中得到二阶等效动态响应特 性的控制律结构； 2)确定目标参数初值； 3)求解 目标参数短周期频率， 通过确定的控制律结构以 及控制律反馈增益的目标参数初值， 与短周期纵 向线化小扰动飞机方程模型一起， 构建成纵向短 周期闭环仿真模 型； 以短周期频率初值为基础调 整， 增大短周期频率而使纵向短周期稳定储备满 足要求时的短周期频率即为最终目标参数短周 期频率的确定值。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114386221 A 2022.04.22 CN 114386221 A 1.一种构建纵向短周期频率和阻尼比的方法， 其特 征在于， 包括： 1)构建纵向增稳控制律 利用纵向线化小扰动飞机方程获得飞机本体纵向短周期模态特性及纵向俯仰速率表 达式： 以所述纵向俯仰速率表达式为基础， 构建包含三部分期望操纵力矩的纵向增稳控制 律， 其中， 第一部分期望操作力矩用于抵消飞机本体动态特性， 使短周期模态特性变成纯积 分响应， 第二部分期望操作力矩用于构建期望的动态响应， 第三部分期望力矩使控制系统 构成无静差控制； 将构建的舵面期望操作力矩表达式并入所述纵向俯仰速率表达式中得到二阶等效动 态响应特性的控制律结构； 2)确定目标参数的初值 其中， 短周期阻尼比ξ 的初值选取 范围为0.3 5＜ ξ＜1.3； 积分增益系数P0的初值满足 短 周期 频 率 ω的 初 值 满 足 ω ＝ m a x (ω1， ω2) ， 其 中 ， 的解为ω21和ω22， ω2＝max(ω21， ω22)； 3)求解目标参数短周期频率 通过上述步骤确定的控制律结构以及控制律反馈增益的目标参数初值， 与短周期 纵向 线化小扰动飞机方程模型一 起， 构建成纵向短周期闭环仿真模型； 以短周期频率初值为基础调整， 增大短周期频率而使纵向短周期稳定储备满足要求 时 的短周期频率即为 最终目标参数短周期频率的确定值。 2.如权利要求1所述的构建纵向短周期频率和阻尼比的方法， 其特征在于， 所述利用纵 向线化小扰动飞机方程获得飞机 本体纵向短周期模态特性， 包括： 式中， α 为迎角； ωz为俯仰角速率； 为俯仰角； δz为平尾； A 为状态矩阵； B为输入矩阵； Yα 为升力对迎角导数； g为重力加速度； v为真空速； 为俯仰力矩对迎角导数； 为俯仰力 矩对迎角微分导数； 为俯仰力矩对俯仰角速率导数； 为俯仰力矩对平尾导数； 为升力对平尾导数。 3.如权利要求2所述的构建纵向短周期频率和阻尼比的方法， 其特征在于， 根据纵向线权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114386221 A 2化小扰动飞机方程 求得纵向俯仰速率表达式为： 4.如权利要求3所述的构建纵向短周期频率和阻尼比的方法， 其特征在于， 第 一部分期 望操作力矩的表达式为： 第二部分期望操作力矩的表达式为： 第三部分期望操作力矩的表达式为 式中： Mz0为零迎角俯仰力矩； KΞ为驾驶杆传递系数； Xp为驾驶赶位移信号。 5.如权利要求4所述的构建纵向短周期频率和阻尼比的方法， 其特征在于， 所述二阶等 效动态响应特性的控制律结构为： 6.如权利要求4所述的构建纵向短周期频率和阻尼比的方法， 其特征在于， 所述短周期 阻尼比限制值 为： 0.35＜ ξ＜1.3 。 7.如权利要求6所述的构建纵向短周期频率和阻尼比的方法， 其特征在于， 在公式 中， 系数a＝ξP0， 系数 8.如权利要求1至7任一所述的构建纵向短周期频率和阻尼比的方法， 其特征在于， 增 加短周期频率时， 需满足下述约束条件： a)纵向短周期稳定储备满足幅值储备 大于6dB， 相位储备 大于45°； b)纵向短周期时域响应特性： 上升时间、 超调量、 稳态误差、 振荡次数满足标准要求； c)纵向短周期频域拟配误差满足标准要求。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114386221 A 3