基于神经网络自适应动态逆的结冰飞机飞行安全边界保护方法

作者： 魏扬   徐浩军   薛源   郑无计   李哲   裴彬彬   来源： 航空学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 神经网络自适应动态逆   飞机结冰   安全关键参数   俯仰姿态保持   边界保护  

描述： 考虑到飞机带冰飞行的安全问题,对结冰飞机进行安全边界保护成为一种有效的解决手段。基于神经网络自适应动态逆跟踪性能好、鲁棒性强的优点,提出了以安全关键飞行参数限制值作为神经网络自适应动态逆的输入,获取可用舵面偏转角的边界保护方法。建立了飞机本体动力学模型,采用高精度的数值模拟方法获得结冰数据库。设计了神经网络自适应动态逆控制律,通过在动态逆环节引入单隐层神经网络,对不确定性逆误差进行自适应补偿,增强了控制系统的鲁棒性。以俯仰姿态保持模式为例设计了结冰飞行闭环安全边界保护系统。以结冰飞机最小平飞速度的估算值作为飞机最低飞行速度,设计自动油门控制系统,实现对飞行速度的保护。通过仿真验证了设计的控制律具有较强的鲁棒性。对结冰严重程度线性增加情形下飞机状态参数的动态响应进行了分析。仿真结果表明,所设计的结冰边界保护系统,能够实现飞机在容冰飞行过程中对安全关键参数如迎角、飞行速度的实时保护。

基于神经网络自适应动态逆的结冰飞机飞行安全边界保护方法

作者： 魏扬   徐浩军   薛源   郑无计   李哲   裴彬彬   来源： 航空学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 神经网络自适应动态逆   飞机结冰   安全关键参数   俯仰姿态保持   边界保护  

描述： 考虑到飞机带冰飞行的安全问题,对结冰飞机进行安全边界保护成为一种有效的解决手段。基于神经网络自适应动态逆跟踪性能好、鲁棒性强的优点,提出了以安全关键飞行参数限制值作为神经网络自适应动态逆的输入,获取可用舵面偏转角的边界保护方法。建立了飞机本体动力学模型,采用高精度的数值模拟方法获得结冰数据库。设计了神经网络自适应动态逆控制律,通过在动态逆环节引入单隐层神经网络,对不确定性逆误差进行自适应补偿,增强了控制系统的鲁棒性。以俯仰姿态保持模式为例设计了结冰飞行闭环安全边界保护系统。以结冰飞机最小平飞速度的估算值作为飞机最低飞行速度,设计自动油门控制系统,实现对飞行速度的保护。通过仿真验证了设计的控制律具有较强的鲁棒性。对结冰严重程度线性增加情形下飞机状态参数的动态响应进行了分析。仿真结果表明,所设计的结冰边界保护系统,能够实现飞机在容冰飞行过程中对安全关键参数如迎角、飞行速度的实时保护。

机翼前缘积冰对大飞机操稳特性的影响

作者： 魏扬   徐浩军   薛源   李哲   张久星   来源： 北京航空航天大学学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 大飞机   机翼结冰   飞行安全   自动驾驶仪   操稳特性  

描述： 机翼结冰影响飞机的操稳特性和飞行性能,对飞行安全造成危害。基于实验数据构建了典型的不同结冰严重程度的机翼前缘积冰冰形,采用高精度数值模拟方法得到背景飞机机翼前缘积冰的气动数据,建立了飞机六自由度非线性动力学模型,在此基础上设计了俯仰角保持、滚转角保持及高度保持模式的自动驾驶仪闭环仿真系统。通过开环仿真,分析了不同程度积冰对飞机配平特性、纵向长短周期模态及横航向模态的影响,比较了不同程度积冰情形下飞机动态响应的差异。通过闭环仿真,研究了积冰对3种模式下自动驾驶性能的影响。仿真结果表明:积冰对飞机配平特性、模态特性及开环动态响应特性均会造成一定的不良影响,威胁飞行安全。

机翼前缘积冰对大飞机操稳特性的影响

作者： 魏扬   徐浩军   薛源   李哲   张久星   来源： 北京航空航天大学学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 大飞机   机翼结冰   飞行安全   自动驾驶仪   操稳特性  

描述： 机翼结冰影响飞机的操稳特性和飞行性能,对飞行安全造成危害。基于实验数据构建了典型的不同结冰严重程度的机翼前缘积冰冰形,采用高精度数值模拟方法得到背景飞机机翼前缘积冰的气动数据,建立了飞机六自由度非线性动力学模型,在此基础上设计了俯仰角保持、滚转角保持及高度保持模式的自动驾驶仪闭环仿真系统。通过开环仿真,分析了不同程度积冰对飞机配平特性、纵向长短周期模态及横航向模态的影响,比较了不同程度积冰情形下飞机动态响应的差异。通过闭环仿真,研究了积冰对3种模式下自动驾驶性能的影响。仿真结果表明:积冰对飞机配平特性、模态特性及开环动态响应特性均会造成一定的不良影响,威胁飞行安全。

大型飞机迎角保护控制律设计及试飞技术研究

作者： 袁志鹏   薛源   巩磊   江飞鸿   来源： 飞行力学 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 迎角保护   飞行试验   控制律  

描述： 针对大型飞机迎角保护控制律设计及试飞问题，通过杆位移-过载梯度的实时精确调整及取大值逻辑指令切换，设计了迎角保护控制律，实现拉杆到底飞机迎角达到且不超过限制迎角的目的。根据迎角保护控制律的功能及试飞目的，将整个试飞过程分为三个阶段，研究了各个阶段的试飞技术。仿真结果表明，所设计的控制律能够实现迎角保护功能，具有良好的控制效果。

基于PCA优化的神经网络飞机燃油消耗预测方法

作者： 詹韧   张登成   郑无计   来源： 测控技术 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 主成分分析法   S检验法   飞机燃油消耗   神经网络   k  

描述： 针对传统方法存在的不足,提出了基于主成分分析法优化的Elman神经网络飞机燃油消耗预测方法。利用主成分分析法降低神经网络输入维数。构建主成分分析与Elman神经网络模型,进行基于飞参数据的实例分析,并将几种神经网络的预测效果进行了对比;提出了基于K-S检验法预测结果冗余修正法并进行了修正。误差指标和预测图像表明与主成分分析结合后Elman神经网络对飞机燃油消耗的预测性能优于其他传统神经网络,且K-S检验法能够有效实现对预测结果的修正。

基于PCA优化的神经网络飞机燃油消耗预测方法

作者： 詹韧   张登成   郑无计   来源： 测控技术 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 主成分分析法   S检验法   飞机燃油消耗   神经网络   k  

描述： 针对传统方法存在的不足,提出了基于主成分分析法优化的Elman神经网络飞机燃油消耗预测方法。利用主成分分析法降低神经网络输入维数。构建主成分分析与Elman神经网络模型,进行基于飞参数据的实例分析,并将几种神经网络的预测效果进行了对比;提出了基于K-S检验法预测结果冗余修正法并进行了修正。误差指标和预测图像表明与主成分分析结合后Elman神经网络对飞机燃油消耗的预测性能优于其他传统神经网络,且K-S检验法能够有效实现对预测结果的修正。

基于PCA优化的神经网络飞机燃油消耗预测方法

作者： 詹韧   张登成   郑无计   来源： 测控技术 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 主成分分析法   S检验法   飞机燃油消耗   神经网络   k  

描述： 针对传统方法存在的不足,提出了基于主成分分析法优化的Elman神经网络飞机燃油消耗预测方法。利用主成分分析法降低神经网络输入维数。构建主成分分析与Elman神经网络模型,进行基于飞参数据的实例分析,并将几种神经网络的预测效果进行了对比;提出了基于K-S检验法预测结果冗余修正法并进行了修正。误差指标和预测图像表明与主成分分析结合后Elman神经网络对飞机燃油消耗的预测性能优于其他传统神经网络,且K-S检验法能够有效实现对预测结果的修正。

基于动力学边界的结冰飞机安全预警方法

作者： 郑无计   李颖晖   周驰   武朋玮   董泽洪   来源： 航空学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 安全预警   结冰飞机   飞行仿真   着陆   动力学边界  

描述： 结冰严重破坏飞机的动力学特性,使飞机的非线性和动力学耦合特性表现明显,导致传统的安全预警方法无法准确有效地评估飞行存在的潜在风险,易引发飞行事故。为解决此问题,提出了一种基于动力学边界的新型安全预警方法,该方法可综合考虑飞机的动力学耦合特性,可为结冰飞机的实时安全预警系统的构建提供有力的理论支撑。首先,基于微分流形理论确定结冰飞机精确的动力学边界,并详细分析了飞机结冰对动力学边界的影响;其次,利用动力学边界相对距离对飞行风险进行量化,结合动力学边界的特性确定了安全预警的方法;最后,搭建了飞行仿真训练系统,并以着陆为训练科目,通过与传统迎角安全预警方法对比,得到基于动力学边界安全预警方法的优越性。研究结果表明,相比于传统迎角限制方法,动力学边界安全预警方法可提前发现飞行中存在的潜在风险,且基于此方法的飞行训练系统可对驾驶员进行结冰安全操纵训练可提高结冰飞机的飞行安全。

结冰飞机非线性稳定域确定及安全操纵方法

作者： 周驰   李颖晖   郑无计   武朋玮   董泽洪   来源： 北京航空航天大学学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 结冰飞机   微分流形理论   分岔分析   稳定域   飞行操纵  

描述： 结冰会恶化飞机的动力学特性,造成飞行包线收缩,威胁飞行安全,研究结冰后飞机的非线性稳定域变化对于驾驶员操纵应对策略设计以及飞行安全的提高具有重要意义。以NASA的GTM为案例飞机,首先对飞机气动参数进行多项式拟合,同时结合结冰因子模型,建立了飞机在结冰条件下的纵向通道动力学模型;然后通过分岔分析方法对飞机在不同程度结冰条件和操纵指令下的飞行状态变化进行了研究,并将其用于指导驾驶员操纵,同时考虑到分岔分析方法的局限性,利用微分流形理论确定了飞行系统的非线性稳定域,并将其作为飞行安全边界;最后针对结冰情形,提出将分岔分析方法与微分流形理论相结合共同用于操纵指导,并进行了操纵时域验证。研究结果表明,结冰会使安全边界收缩,在小扰动的作用下都可能使飞行状态超出安全边界。随着结冰程度增加,飞机的稳定性质甚至会发生变化,此时飞行状态将很难维持在原有的安全边界以内,提出了通过指导驾驶员操纵指令变化使飞行状态到达新的安全边界。研究结果对于飞行安全操纵及边界保护都具有一定的指导意义。