直升机人机耦合/驾驶员诱发振荡问题分析及预防

1

作者 孙亚峰 程绪勇 《直升机技术》 2025年第1期42-45,51,共5页

近年来,国内直升机型号研制无论数量还是质量均有了较大进步,尤其是电传飞控技术的使用,在较广泛的范围内提升了直升机的稳定性和操纵性。但与此同时,在试飞中也频发中低频振动问题,频繁出现机组评述“骑马现象”,在分析过程中经常将人... 近年来,国内直升机型号研制无论数量还是质量均有了较大进步,尤其是电传飞控技术的使用,在较广泛的范围内提升了直升机的稳定性和操纵性。但与此同时,在试飞中也频发中低频振动问题,频繁出现机组评述“骑马现象”,在分析过程中经常将人机耦合作为要素去关注。论文从实践的角度阐述对驾驶员诱发振荡(PIO)问题的理解、体会以及预防建议。 展开更多

关键词 人机耦合 飞控系统 驾驶员诱发振荡

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GAP准则在驾驶员诱发振荡预测中的应用 被引量：4

2

作者 朱广东 李颖晖 +2 位作者 李雪松 徐浩军 孟捷 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2012年第7期10-13,共4页

随着高增益、全权限电传飞行控制系统在大型运输机和先进战斗机上的广泛应用,非线性驾驶员诱发震荡现象不断增加,已造成多起事故,严重影响飞行安全,运用GAP准则对驾驶员诱发振荡现象预测。需要建立舵机速率限制正弦输入/三角输出描述函... 随着高增益、全权限电传飞行控制系统在大型运输机和先进战斗机上的广泛应用,非线性驾驶员诱发震荡现象不断增加,已造成多起事故,严重影响飞行安全,运用GAP准则对驾驶员诱发振荡现象预测。需要建立舵机速率限制正弦输入/三角输出描述函数模型和尼尔-史密斯驾驶员模型,运用描述函数法研究P IO的产生机理,介绍GAP准则的一般计算方法,最后运用GAP准则对某型飞机展开研究并进行仿真验证。结果表明:GAP准则物理计算高效、结果直观、意义明晰,可以有效预测P IO的发生。研究结果能为飞机飞行控制系统的设计提供重要的理论依据。 展开更多

关键词 驾驶员诱发振荡 飞行控制 人机闭环 舵机速率限制 GAP准则

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某型飞机驾驶员诱发振荡的研究

3

作者 王晓东 吕良飞 《海军航空工程学院学报》 2002年第2期270-272,共3页

根据人-机系统闭环控制理论,运用时域响应法,对某型飞机的纵向驾驶员诱发振荡(PIO)问题进行了研究,并讨论了控制增稳系统对PIO产生的影响.

关键词 驾驶员诱发振荡 人-机系统 控制增稳系统 仿真计算

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驾驶员模型对驾驶员诱发振荡评估结果的影响 被引量：3

4

作者 刘继权 豆国辉 颜世伟 《航空计算技术》 2012年第4期43-46,共4页

在飞机设计中,应用不同的驾驶员模型来预测驾驶员诱发振荡(PIO)是避免人机系统出现不良耦合的重要途径之一。以人-机闭环系统为研究对象,以某一电传飞机为例,采用Ⅱ型PIO的开环发生点OLOP评估准则,分别使用增益驾驶员模型和修正Neal-Sm... 在飞机设计中,应用不同的驾驶员模型来预测驾驶员诱发振荡(PIO)是避免人机系统出现不良耦合的重要途径之一。以人-机闭环系统为研究对象,以某一电传飞机为例,采用Ⅱ型PIO的开环发生点OLOP评估准则,分别使用增益驾驶员模型和修正Neal-Smith驾驶员模型对人机闭环系统中的PIO易感性进行了分析、评估,对比研究了不同驾驶员模型对OLOP评估准则评估结果的影响。仿真结果表明:不同的驾驶员模型对Ⅱ型PIO评估准则(OLOP)的评估结果有较大的影响,相同驾驶员模型下不同的驾驶员增益对评估结果也有影响。在使用OLOP评估准则时应充分考虑驾驶员模型对评估结论的影响。 展开更多

关键词 Ⅱ型驾驶员诱发振荡 OLOP评估准则 飞机模型 驾驶员模型

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基于速率限制的Ⅱ型驾驶员诱发振荡评估方法 被引量：2

5

作者 刘继权 豆国辉 《航空工程进展》 2012年第4期427-432,441,共7页

速率限制问题已成为电传操纵飞机发生驾驶员诱发振荡(PIO)的主要原因。在新机设计中,随着复杂性的提高,预测PIO变得更加困难和重要。以人-机系统为研究对象,讨论速率限制对系统的影响,重点分析验证基于速率限制的Ⅱ型PIO的开环发生点(OL... 速率限制问题已成为电传操纵飞机发生驾驶员诱发振荡(PIO)的主要原因。在新机设计中,随着复杂性的提高,预测PIO变得更加困难和重要。以人-机系统为研究对象,讨论速率限制对系统的影响,重点分析验证基于速率限制的Ⅱ型PIO的开环发生点(OLOP)准则的评估方法。针对不同飞行状态下的飞机纵向运动模型,使用两种驾驶员控制模型,在不同的驾驶员输入、不同速率限制条件下进行数值仿真试验研究。结果表明:准则是有效的评估工具,杆振幅因素对评估结果的影响较强。 展开更多

关键词 驾驶员诱发振荡 速率限制 OLOP准则 驾驶员模型 飞机模型

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驾驶员诱发振荡探析 被引量：2

6

作者 黄振威 吕新波 耿建中 《航空科学技术》 2015年第6期5-8,共4页

分析了驾驶员诱发振荡(PIO)成因和机理,总结了PIO的种类和预测方法,提出了抑制PIO发生的方法和应当采取的措施,并给出了在飞机设计过程中应对PIO的建议,为飞机研制过程中如何避免发生PIO现象提供了指导。

关键词 驾驶员诱发振荡 人机耦合 PIO预测 PIO抑制

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Gap准则在纵向Ⅱ类驾驶员诱发振荡预测中的应用 被引量：1

7

作者 黄振威 吕新波 武虎子 《航空科学技术》 2016年第3期74-78,共5页

研究了Gap准则,建立了速率限制舵机的描述函数模型、改进的Neal-Smith模型,介绍了描述函数法研究I类驾驶员诱发振荡(PIO)的机理,得到了Gap准则在预测纵向I类PIO中的计算方法。并应用Gap准则对飞机纵向I类PIO进行了预测,结果表明Gap准则... 研究了Gap准则,建立了速率限制舵机的描述函数模型、改进的Neal-Smith模型,介绍了描述函数法研究I类驾驶员诱发振荡(PIO)的机理,得到了Gap准则在预测纵向I类PIO中的计算方法。并应用Gap准则对飞机纵向I类PIO进行了预测,结果表明Gap准则能够有效的预测纵向I类PIO。 展开更多

关键词 Gap准则 驾驶员诱发振荡 速率限制舵机

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引入杆位移抑制滤波器的驾驶员诱发振荡防范方法

8

作者 王子健 郑通通 +2 位作者 周思羽 高艳丽 于向阳 《海军航空大学学报》 2022年第4期320-326,共7页

对人-机闭环系统进行数学建模,基于Neal-Smith频域准则,对建立的模型进行参数匹配。在该模型条件下,以对驾驶员诱发振荡(Pilot Induced Oscillation,PIO)现象的产生机理及诱发因素的研究为基础,深入探讨了在恶劣环境下PIO的防范方法,并... 对人-机闭环系统进行数学建模,基于Neal-Smith频域准则,对建立的模型进行参数匹配。在该模型条件下,以对驾驶员诱发振荡(Pilot Induced Oscillation,PIO)现象的产生机理及诱发因素的研究为基础,深入探讨了在恶劣环境下PIO的防范方法,并利用Neal-Smith频域准则对该防范方法进行评估。通过开环特性和闭环特性分析,确立了引入杆位移抑制滤波器的方法来有效抑制PIO的发生,为飞机设计研制过程中有效防范PIO提供借鉴和参考。 展开更多

关键词 驾驶员诱发振荡 人-机闭环 Neal-Smith准则 杆位移抑制滤波器

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PIO研究中的驾驶员控制行为模型 被引量：1

9

作者 闵桂龙 徐浩军 +1 位作者 蔡军 裴彬彬 《电光与控制》 北大核心 2012年第10期70-73,共4页

建立科学有效的驾驶员控制行为模型是驾驶员诱发振荡(PIO)研究的基础。首先,根据驾驶员控制模式不同,分别建立了驾驶员的补偿、追踪和同步控制行为模型;其次,通过仿真计算研究了不同驾驶员控制行为模型对飞机PIO易感性的影响,建立含有... 建立科学有效的驾驶员控制行为模型是驾驶员诱发振荡(PIO)研究的基础。首先,根据驾驶员控制模式不同,分别建立了驾驶员的补偿、追踪和同步控制行为模型;其次,通过仿真计算研究了不同驾驶员控制行为模型对飞机PIO易感性的影响,建立含有舵机速率限制环节的人机闭环系统,使用描述函数法预测不同驾驶员控制行为模式下某型飞机的PIO发生频率。仿真结果表明,相对于驾驶员的补偿行为,同步行为更易诱发II型PIO。 展开更多

关键词 驾驶员诱发振荡(PIO) 驾驶员控制行为 补偿行为 追踪行为 描述函数法

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Gap准则在Ⅱ型PIO预测中的应用 被引量：8

10

作者 孟捷 徐浩军 +1 位作者 李大伟 张建康 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1067-1070,共4页

针对Ⅱ型PIO(Pilot Induced Oscillations)严重威胁先进战斗机飞行安全的问题,提出运用Gap准则对纵向Ⅱ型PIO进行预测.建立了舵机速率限制的正弦输入/三角输出描述函数模型,改进了Neal-Smith驾驶员模型.提出运用描述函数法研究Ⅱ型PIO... 针对Ⅱ型PIO(Pilot Induced Oscillations)严重威胁先进战斗机飞行安全的问题,提出运用Gap准则对纵向Ⅱ型PIO进行预测.建立了舵机速率限制的正弦输入/三角输出描述函数模型,改进了Neal-Smith驾驶员模型.提出运用描述函数法研究Ⅱ型PIO的产生机理,推导了非线性人机系统失稳公式,得到了Gap准则的一般计算方法.应用Gap准则对某型飞机纵向Ⅱ型PIO敏感性展开了研究,并进行了时域仿真验证.结果表明:Gap准则物理意义明晰、结果直观、计算高效,能有效地预测Ⅱ型PIO的发生.研究结果可为先进战斗机飞行控制系统的设计提供重要理论依据. 展开更多

关键词 飞行控制系统 驾驶员诱发振荡 描述函数 人机系统 舵机 速率限制

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考虑作动器速率饱和的人机闭环系统稳定域 被引量：7

11

作者 曹启蒙 李颖晖 徐浩军 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期215-219,共5页

针对作动器速率饱和引起的Ⅱ型驾驶员诱发振荡(PIO,Pilot Induced Oscil-lations)严重威胁先进战机飞行安全的问题,研究了计及作动器速率饱和的人机闭环系统稳定域.建立了考虑作动器速率饱和的人机闭环系统非线性模型,引入增广状态变量... 针对作动器速率饱和引起的Ⅱ型驾驶员诱发振荡(PIO,Pilot Induced Oscil-lations)严重威胁先进战机飞行安全的问题,研究了计及作动器速率饱和的人机闭环系统稳定域.建立了考虑作动器速率饱和的人机闭环系统非线性模型,引入增广状态变量以及饱和度函数处理速率饱和环节,应用椭球体不变集估计人机闭环系统的稳定域,得到了稳定域估计的一般算法.通过时域仿真研究了所估计的稳定域的保守性,研究了驾驶员操纵增益以及作动器速率饱和值对稳定域的影响.结果表明:稳定域法物理意义清晰、结果直观,可用于人机闭环系统稳定性的评估.研究结果可为先进战机飞行控制系统的设计提供理论依据. 展开更多

关键词 驾驶员诱发振荡 速率饱和 人机闭环系统 稳定域 椭球体不变集

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遥控模式下无人机系统纵向飞行品质评定 被引量：4

12

作者 黄成涛 王立新 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期427-431,共5页

建立了无人机系统模型,根据通信数据链存在时延、无人机飞行员不能直接感受到无人机的过载信息等特点,参照有人驾驶飞机飞行品质准则,提出了遥控模式下无人机系统纵向飞行品质的评定方法.对某算例无人机系统的纵向短周期飞行品质及驾驶... 建立了无人机系统模型,根据通信数据链存在时延、无人机飞行员不能直接感受到无人机的过载信息等特点,参照有人驾驶飞机飞行品质准则,提出了遥控模式下无人机系统纵向飞行品质的评定方法.对某算例无人机系统的纵向短周期飞行品质及驾驶员诱发振荡(PIO,Pilot-induced Oscillations)趋势进行了评定及分析.结果表明:通信数据链对无人机系统的短周期频率、阻尼等特性的影响较小;但是,无人机飞行员在地面控制站遥控操纵无人机时,通信数据链时延会增加无人机系统的延迟时间,导致闭环操纵的短周期飞行品质发生降级,并具有PIO倾向;为避免发生PIO,应避免无人机在遥控模式下执行快速机动飞行任务. 展开更多

关键词 飞机 无人机 遥控 飞行品质 驾驶员诱发振荡

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舰载机着舰下滑过程中的PIO趋势评估与防范 被引量：5

13

作者 吕雪涛 吴文海 +1 位作者 梅丹 曲志刚 《航空计算技术》 2011年第6期37-40,共4页

为了研究舰载机着舰安全性,首次提出了舰载机的驾驶员诱发震荡(PIO)问题,结合对陆基飞机飞行员诱发振荡的研究成果,分析了舰载机与陆基飞机在该问题上的异同点,构造了速率限制器前置滤波器来改进控制回路中的舵机速率保护结构,重点对舰... 为了研究舰载机着舰安全性,首次提出了舰载机的驾驶员诱发震荡(PIO)问题,结合对陆基飞机飞行员诱发振荡的研究成果,分析了舰载机与陆基飞机在该问题上的异同点,构造了速率限制器前置滤波器来改进控制回路中的舵机速率保护结构,重点对舰载机着舰下滑过程可能发生PIO情况进行了仿真分析,并利用史密斯准则评估了过程的振荡趋势,说明了下滑过程发生PIO对着舰安全的影响,同时验证了所提出的防范方法的有效性。 展开更多

关键词 着舰安全 史密斯准则 驾驶员诱发振荡 舵机速率限制

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CAS对飞机PIO的影响 被引量：1

14

作者 陈廷楠 王晓东 《空军工程学院学报》 CSCD 1999年第1期14-17,共4页

利用人－机系统闭环控制理论，通过对某型飞机纵向驾驶员诱发振荡问题的研究，讨论了控制增稳系统对飞机ＰＩＯ带来的影响。

关键词 驾驶员诱发振荡 控制增稳系统 人-机系统 飞机

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大型电传民用飞机人机耦合(APC)分析与评估 被引量：1

15

作者 赵晶慧 李佳 《民用飞机设计与研究》 2009年第1期10-13,47,共5页

大型民用客机电传操纵系统的应用,使驾驶员诱发振荡(PIO)的可能性大大增加,直接影响到飞机的安全性。通过对PIO的分析,介绍了三个工程上实用的Ⅰ类PIO趋势评估准则:姿态带宽准则、Smith-Geddes准则、综合(姿态带宽加回落)准则,并结合准... 大型民用客机电传操纵系统的应用,使驾驶员诱发振荡(PIO)的可能性大大增加,直接影响到飞机的安全性。通过对PIO的分析,介绍了三个工程上实用的Ⅰ类PIO趋势评估准则:姿态带宽准则、Smith-Geddes准则、综合(姿态带宽加回落)准则,并结合准则给出了相应的算法和算例。最后提出了防范不利人机耦合的改进方案和设计措施。 展开更多

关键词 人机耦合 驾驶员诱发振荡 Smith-Geddes 姿态带宽 综合准则

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神经网络模型在TDNS准则中的应用研究

16

作者 李伟 高正红 《航空工程进展》 2012年第3期269-273,共5页

时域Neal-Smith(TDNS)准则源于频域Neal-Smith(FDNS)准则和阶跃目标跟踪准则,被广泛应用于纵向驾驶员诱发振荡(PIO)趋势的预测研究。在该准则采用的人机闭环系统中,广泛运用结构简单且能反映飞行员基本行为特征的拟线性驾驶员模型。但... 时域Neal-Smith(TDNS)准则源于频域Neal-Smith(FDNS)准则和阶跃目标跟踪准则,被广泛应用于纵向驾驶员诱发振荡(PIO)趋势的预测研究。在该准则采用的人机闭环系统中,广泛运用结构简单且能反映飞行员基本行为特征的拟线性驾驶员模型。但在实际情况中,驾驶员的行为通常具有高度的非线性,为了更精确地描述驾驶员的非线性特性,采用神经网络方法建立驾驶员模型。利用某机的试飞数据对神经网络进行了训练和测试,生成了神经网络模型。针对TDNS预测准则,建立了相应的仿真模型,通过仿真运算,得到了该飞机的PIO预测结果。研究表明:相对于传统的驾驶员模型,神经网络模型能够更好与真实驾驶员相匹配;在TDNS评估准则中运用神经网络模型具有实际的意义。 展开更多

关键词 Neal-Smith时域准则 神经网络 驾驶员诱发振荡 仿真

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用同一理论预测飞机飞行品质和PIO敏感性 被引量：3

17

作者 熊灵芳 方振平 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期227-231,共5页

用同一理论来预测评价飞机飞行品质和驾驶员诱发振荡 (PIO)是最近提出的一种方法 .它是基于改良的补偿驾驶员结构模型和提出一套确定其模型参数的方法 ,并用驾驶员感受反馈信号的功率谱来衡量飞行品质和PIO .同一理论既适用人 机线性系... 用同一理论来预测评价飞机飞行品质和驾驶员诱发振荡 (PIO)是最近提出的一种方法 .它是基于改良的补偿驾驶员结构模型和提出一套确定其模型参数的方法 ,并用驾驶员感受反馈信号的功率谱来衡量飞行品质和PIO .同一理论既适用人 机线性系统 ,也适用非线性系统 .针对某电传操纵飞机 ,用同一理论进行分析 ,其结果与其它准则作了对比 ,最后并分析了速率限制环节。 展开更多

关键词 飞行品质 驾驶员诱发振荡(PIO) 驾驶员模型

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民用飞机PIO工程预测准则及试飞方法研究 被引量：2

18

作者 刘军 付琳 徐南波 《航空工程进展》 CSCD 2016年第3期343-348,共6页

驾驶员诱发振荡(PIO)是备受关注的适航安全性问题之一。以某民用飞机为研究对象,设计阶段通过工程预测准则计算分析其Ⅰ类、Ⅱ类PIO趋势,适航验证阶段参考AC25-7A给出民用飞机的PIO试飞方法与评价标准。通过试飞验证的飞行数据,结合飞... 驾驶员诱发振荡(PIO)是备受关注的适航安全性问题之一。以某民用飞机为研究对象,设计阶段通过工程预测准则计算分析其Ⅰ类、Ⅱ类PIO趋势,适航验证阶段参考AC25-7A给出民用飞机的PIO试飞方法与评价标准。通过试飞验证的飞行数据,结合飞行员评价,表明该民用飞机在试飞期间不存在PIO趋势,满足CCAR25规章要求,且试飞结果与理论预测结果一致。 展开更多

关键词 民用飞机 驾驶员诱发振荡 预测准则 试飞方法 试飞评价标准

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超低空空投非线性PIO预测方法 被引量：2

19

作者 魏巍 孙秀霞 +1 位作者 吕茂隆 王栋 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2018年第6期27-32,共6页

在超低空空投下滑阶段,容易出现驾驶员诱发振荡即PIO(Pilot Induced Oscillation)问题,在此基础上分析了空投下滑拉平阶段产生PIO的主要致因,并建立含作动器速率限制的人机闭环系统,推导了闭环系统PIO发生的公式。基于同步和Neal-Smith... 在超低空空投下滑阶段,容易出现驾驶员诱发振荡即PIO(Pilot Induced Oscillation)问题,在此基础上分析了空投下滑拉平阶段产生PIO的主要致因,并建立含作动器速率限制的人机闭环系统,推导了闭环系统PIO发生的公式。基于同步和Neal-Smith驾驶员模型以及不同作动器速率饱和值运用描述函数法和GAP准则预测某型运输机PIO趋势。不同驾驶员模型PIO预测结果不同,同步驾驶员模型比Neal-Smith驾驶员模型仿真效果好,运用同步驾驶员模型进行预测,当驾驶员操纵增益绝对值大于11.5时,人机闭环系统失稳,容易产生PIO问题。仿真结果表明,若PIO是由驾驶员粗暴操纵所致,可通过减小操纵增益有效避免PIO的发生,在合理且允许范围内提高运输机舵机作动速率限制值可在一定程度避免PIO的发生。 展开更多

关键词 超低空空投 驾驶员诱发振荡 描述函数法 GAP准则

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着舰过程中风切变对PIO的影响 被引量：1

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作者 王子健 曲志刚 周思羽 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期119-124,共6页

研究了舰尾风场作用下的舰载机着舰安全性问题。建立了风切变影响下的舰载机模型,研究了风切变在舰载机着舰过程中对驾驶员诱发振荡(Pilot Induced Oscillation,PIO)的影响,研究了重新构型的舵机速率限制器在舰尾风场环境中对PIO的抑制... 研究了舰尾风场作用下的舰载机着舰安全性问题。建立了风切变影响下的舰载机模型,研究了风切变在舰载机着舰过程中对驾驶员诱发振荡(Pilot Induced Oscillation,PIO)的影响,研究了重新构型的舵机速率限制器在舰尾风场环境中对PIO的抑制作用。仿真结果表明,舰载机在着舰下滑过程中风切变对PIO的影响有限,但会使舰载机突然出现短暂的"点头"现象,导致驾驶员以高增益操纵飞机,造成作动器速率达到饱和,从而诱发PIO。采用带反馈及旁通的舵机速率限制器与速率限制器前置滤波器相配合,对由飞机操纵系统中的非线性特性引发的PIO有较好的抑制效果。 展开更多

关键词 风切变 舰载机 驾驶员诱发振荡 舵机速率限制器

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