本發(fā)明涉及電傳飛機控制律，具體涉及一種電傳飛機兩步式飛控模式切換指令淡化器設計方法。

背景技術：

1、通常，民用運輸類電傳飛機，除了設置具有所有控制功能的正常模式控制律外，還設置了直接鏈工作模式。當發(fā)生特定故障后，飛控系統(tǒng)會將控制律由正常模式控制律切換至直接鏈模式控制律，以保證飛機發(fā)生故障后仍具有合適的飛行品質能力，從而保證飛行安全。直接鏈模式控制律，一般為桿舵一致的簡單控制律構型，即桿位移處于中立位位置，舵面也處于中立位置。為了保證正常模式切換至直接鏈模式的響應平尾，一般民用運輸類電傳飛機(a320、a350等)，均采用可動平尾設計。當飛機穩(wěn)定飛行時，通過可動平尾對升降舵配平量進行卸載，使升降舵可以回到中立位置。當發(fā)生飛控模式切換時，由于正常模式和直接鏈模式的升降舵基本處于零位，指令差異小，過渡過程響應會比較小。而對于采用固定式平尾的電傳飛機，升降舵配平量無法通過可動平尾進行抵消。

2、在某些狀態(tài)點，存在升降舵配平量較大的情況，發(fā)生飛控模式切換時升降舵需從正?？刂坡傻呐淦轿恢迷诙虝r間內淡化至零位，從而使飛機產生較大的瞬態(tài)。在正常飛行內絕大部分狀態(tài)點，配平量均較小，并不會產生過大的瞬態(tài)。直接增加淡化時間，可以減少瞬態(tài)，但是會導致原本不需要指令過渡過長的狀態(tài)點過渡時間過長，而指令過渡時間過長會導致不可控風險。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決傳統(tǒng)的電傳飛機控制律存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電傳飛機兩步式飛控模式切換指令淡化器設計方法，該方法可以提高飛行安全性，增強系統(tǒng)可靠性，提升控制精度，簡化操作流程以及提高靈活性，既能保證大部分狀態(tài)下模式切換指令過渡時間較小，也能保證在一些特殊狀態(tài)點不至于瞬態(tài)響應過大。

2、本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)上述目的：

3、一種電傳飛機兩步式飛控模式切換指令淡化器設計方法，該方法包括以下步驟：

4、檢測飛控模式觸發(fā)信號；

5、實時計算當前時刻與上一時刻的升降舵舵面控制指令的差量；

6、保持飛控模式切換時兩個控制指令的差量du；

7、進行第一級淡化處理，得到第一級需要淡化的指令du1；

8、進行第二級淡化處理，得到第二級需要淡化的指令du2；

9、生成單步式指令淡化器啟動信號sw_fader；

10、判斷是否需要啟動單步式指令淡化器或兩步式淡化器：

11、當單步式指令淡化器啟動信號sw_fader＝1，啟動單步式指令淡化器；

12、當sw_fader＝0時，表示飛控模式切換的兩個控制指令差量du大于啟動第二級淡化的門限值，則啟動兩步式淡化器。

13、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電傳飛機兩步式飛控模式切換指令淡化器設計方法，在檢測飛控模式觸發(fā)信號時，當飛控模式觸發(fā)信號sw_mode＝1時，飛控模式從正?？刂坡汕袚Q至第一控制律，該控制律為相對更簡單可靠的控制律(使用更少的輸入參數(shù)，保證飛機基本的飛行安全的控制律，如桿位移＝傳動比*舵面偏度)，升降舵舵面控制指令ele_cmd從指令a(正常控制律)切換至指令b(簡單控制律)，表示為以下公式：

14、ele_cmd＝sw_mode*指令b–(sw_mode-1)*指令a

15、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電傳飛機兩步式飛控模式切換指令淡化器設計方法，所述計算當前時刻與上一時刻的升降舵舵面控制指令的差量，包括：

16、將當前時刻升降舵舵面控制指令ele_cmd實時減去上一時刻的升降舵舵面控制指令ele_cmd(-1)，獲得當前時刻與上一時刻的升降舵控制指令差量du0。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電傳飛機兩步式飛控模式切換指令淡化器設計方法，所述保持飛控模式切換時兩個控制指令的差量du，包括：

18、當飛控模式觸發(fā)信號sw_mode＝1時，觸發(fā)保持器工作，保持輸出當前時刻與上一時刻的升降舵控制指令差量du，即飛控模式切換時兩個控制指令的差量，表示為以下公式：

19、du＝指令b-指令a

20、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電傳飛機兩步式飛控模式切換指令淡化器設計方法，所述得到第一級需要淡化的指令du1，包括：

21、將飛控模式切換時兩個控制指令的差量du經過指令限幅后獲得第一級需要淡化的指令du1，即當指令差量du小于限幅范圍時輸出du1＝du值，當指令差量du大于限幅范圍時輸出du1等于限幅值，表示為以下公式：

22、

23、其中，指令限幅為提前設置的啟動第二級淡化的信號門限值。

24、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電傳飛機兩步式飛控模式切換指令淡化器設計方法，所述得到第二級需要淡化的指令du2，包括：

25、將指令差量du減去第一級需要淡化的指令du1獲得第二級需要淡化的指令du2，表示為以下公式：

26、du2＝du-du1

27、

28、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電傳飛機兩步式飛控模式切換指令淡化器設計方法，所述生成單步式指令淡化器啟動信號sw_fader，包括：

29、當?shù)诙壍噶頳u2經過狀態(tài)判斷模塊時，獲得單步式指令淡化器啟動信號sw_fader，即當du2＝0，sw_fader＝1時，表明模式切換的指令差量du小于啟動第二級淡化的門限值，即無需啟動兩步式淡化器，舵面指令輸出接通單步式指令淡化器。

30、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電傳飛機兩步式飛控模式切換指令淡化器設計方法，單步式指令淡化器為線性淡化器，即將指令du1在規(guī)定時間fadetime1內線性淡化至0，當前步長的控制指令ele_cmd疊加實時淡化指令du_f，即可獲得舵面指令，表示為以下公式：

31、舵面指令＝ele_cmd-du_f

32、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電傳飛機兩步式飛控模式切換指令淡化器設計方法，當信號sw_fader＝0時，表示模式切換的指令差du大于啟動第二級淡化的門限值，即需要啟動兩步式淡化器，舵面指令輸出接通兩步式指令淡化器。

33、根據(jù)本發(fā)明提供的一種電傳飛機兩步式飛控模式切換指令淡化器設計方法，兩步式淡化器為兩個淡化器疊加而成，按時間依次啟動；

34、其中，第一級淡化器為單步式淡化器，需淡化的指令數(shù)值為限幅模塊的門限值，在規(guī)定時間fadetime1內線性淡化至0，產生的實時淡化指令為du_f1；第二級淡化器du2首先經過一個延遲啟動環(huán)節(jié)，在時間fadetime1后開始啟動淡化器b，淡化器b為線性淡化器，即將指令差du2在規(guī)定時間fadetime2內線性淡化至0，產生的實時淡化指令為du_f2；當前步長的控制指令ele_cmd疊加實時淡化指令du_f1和du_f2，即可獲得舵面指令，表示為以下公式：

35、舵面指令＝ele_cmd-du_f1-du_f2。

36、在本發(fā)明中，實時淡化其采用線性淡化邏輯，假設淡化時間為δt,故實時的淡化指令計算公式如下：

37、淡化實時指令＝需淡化指令值*f(t)

38、式中，函數(shù)f(t)為淡化函數(shù)，具體公式如下

39、

40、式中，t為淡化開始時刻t＝0開始計時的實時時間。

41、由此可見，本發(fā)明具有以下有益效果：

42、1、本發(fā)明通過兩步式淡化處理，使得飛控模式切換時升降舵舵面控制指令能夠平穩(wěn)過渡，避免了因指令突變可能導致的飛行不穩(wěn)定和危險情況。本發(fā)明在切換過程中，通過指令限幅和逐步淡化，有效防止了因控制指令過大而對飛機結構或系統(tǒng)造成的過載，保護了飛機的安全。

43、2.本發(fā)明設計了指令限幅和兩級淡化機制，即使在部分傳感器或系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，也能通過冗余和逐步調整來保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。本發(fā)明通過實時監(jiān)測和判斷指令差量，及時啟動相應的淡化器，預防了因指令錯誤或突變導致的系統(tǒng)故障。

44、3.本發(fā)明通過線性淡化器將指令差量逐步淡化至0，實現(xiàn)了對控制指令的精確調整，提高了飛行控制的精度和穩(wěn)定性。本發(fā)明根據(jù)指令差量的大小和特性，靈活選擇單步式或兩步式淡化器，確保了控制指令的按需調整和優(yōu)化。

45、4.本發(fā)明實現(xiàn)了飛控模式切換指令的自動化淡化處理，，減輕了飛行員的操作負擔，提高了操作效率。該方法基于線性淡化器和簡單的邏輯判斷，易于在現(xiàn)有的飛控系統(tǒng)中實現(xiàn)和集成。

46、5.本發(fā)明方法不僅適用于飛控模式的切換，還可以擴展到其他需要平滑過渡的控制場景，如發(fā)動機推力調整、飛行姿態(tài)調整等。淡化時間、限幅值等參數(shù)可以根據(jù)實際需求進行配置和調整，以適應不同的飛行任務和條件。

47、下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。