Предотвращение колебаний, вызванных летчиком при посадке воздушного судна

Рассмотрена пилотируемая система управления посадкой летательного аппарата. Известно, что ограничения на величину и скорость отклонения рулей воздушного судна могут стать причиной колебаний, вызванных летчиком. Это явление возникает при интенсивном управлении воздушным судном в замкнутом контуре при некоторых инициирующих условиях, связанных с влиянием внешней среды и изменениями в динамике системы. Колебания появляются непреднамеренно и неожиданно для летчика, что ставит под угрозу безопасность полета. Показана возможность предотвращения колебаний воздушного судна с помощью метода нелинейной коррекции систем путем последовательного введения в контур управления псевдолинейного корректирующего устройства, фазочастотная характеристика которого не зависит от амплитуды входного сигнала. Анализ замкнутой системы самолет — летчик при различных параметрах входного сигнала выполнен путем вычисления обобщенной функции чувствительности и индекса возбудимости. Результаты исследования представлены в виде процессов по углу и угловой скорости тангажа, траекторий снижения летательного аппарата.

Литература

[1] McRuer D.T., Warner J.D., eds. Aviation safety and pilot control: understanding and preventing unfavorable pilot-vehicle interactions. National Academy Press, 1997. 220 p.

[2] Queinnec I., Tarbouriech S., Biannic J.-M., et al. Anti-Windup algorithms for pilot-induced-oscillation alleviation. AerospaceLab, 2017, no. 13, doi: https://doi.org/10.12762/2017.AL13-07

[3] Andrievsky B., Arseniev D.G., Kuznetsov N.V., et al. Pilot-induced oscillations and their prevention. Proc. CPS&C, 2019, pp. 108–123, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-34983-7_11

[4] Андриевский Б.Р., Зайцева Ю.С., Кудряшова Е.В. и др. Обзор методов предотвращения раскачки самолета летчиком. Дифференциальные уравнения и процессы управления, 2020, № 2. URL: https://diffjournal.spbu.ru/pdf/20208-jdecp-andrievsky.pdf

[5] Андриевский Б.Р., Кузнецов Н.В., Леонов Г.А. Методы подавления нелинейных колебаний в астатических системах автопилотирования летательных аппаратов. Известия РАН. Теория и системы управления, 2017, № 3, с. 118–134. doi: https://doi.org/10.7868/S0002338817030040

[6] Andrievsky B., Kravchuk K., Kuznetsov N.V., et al. Hidden oscillations in the closed-loop aircraft-pilot system and their prevention. IFAC-PapersOnLine, 2016, vol. 49, no. 14, pp. 30–35. URL: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2016.07.970

[7] Кузнецов Н.В. Теория скрытых колебаний и устойчивость систем управления. Известия РАН. Теория и системы управления, 2020, № 5, с. 5–27. doi: https://doi.org/10.31857/S0002338820050091

[8] Andrievsky B., Kudryashova E.V., Kuznetsov N.V., et al. Aircraft wing rock oscillations suppression by simple adaptive control. Aerosp. Sci. Technol., 2020, vol. 105, art. 10604, doi: https://doi.org/10.1016/j.ast.2020.106049

[9] Зайцева Ю.С. Подавление автоколебаний при дистанционном управлении БПЛА. Тр. 11-й общерос. молодеж. науч.-практ. конф. Молодежь. Техника. Космос. Т. 1. Санкт-Петербург, БГТУ Военмех, 2019, с. 245–249.

[10] Леонов Г.А., Андриевский Б.Р., Кузнецов Н.В. и др. Управление летательными аппаратами с AW-коррекцией. Дифференциальные уравнения и процессы управления, 2012, № 3. https://diffjournal.spbu.ru/pdf/aw12.pdf

[11] Smith J.W. Analysis of a longitudinal pilot-induced oscillation experienced on the approach and landing test of the space shuttle. NASA Technical memorandum 81366. NASA, 1981. 45 p.

[12] Попов Е.П., ред. Нелинейные корректирующие устройства в системах автоматического управления. Москва, Машиностроение, 1971. 466 с.

[13] Зельченко В.Я., Шаров С.Н. Нелинейная коррекция автоматических систем. Ленинград, Судостроение, 1981. 167 с.

[14] Зайцева Ю.С. Предотвращение колебаний, вызванных летчиком, методом нелинейной коррекции. Труды МАИ, 2021, № 116. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=121102

[15] Ефремов А.В., Захарченко В.Ф., Овчаренко В.Н. и др. Динамика полета. Москва, Машиностроение, 2011. 776 с.

[16] Ефремов А.В. Система самолет-летчик. Закономерности и математические модели поведения летчика. Москва, МАИ, 2017. 193 с.

[17] Pavlov A., van den Wouw N. Convergent systems: nonlinear simplicity. In: Nonlinear systems. Springer, 2017, pp. 51–77.

[18] Фрадков А.Л. Кибернетичекая физика: принципы и примеры. Санкт-Петербург, Наука, 2003. 208 с.