稳定裕度测试技术研究稳定裕度测试技术研究摘要：针对模型未知或不确定的情况下确定系统的稳定裕度的问题，提出了利用实验方法获得系统的稳定裕度。对于MIMO系统，通过实验方法获得频响矩阵，应用回差矩阵最小奇异值法对稳定裕度进行估计，在实例中应用u方法进行验证。目前很少有文献介绍利用飞行试验方法直接获取系统稳定裕度的方法,因此该文对于工程屮系统稳定裕度的确定有着一定的意义。关键字：MIMO系统；飞行试验；稳定裕度；最小奇异值中图分类号：TN911?34；TP391.41文献标识码：A文章编号:10047373X(2014)16?0120?03ResearchonstabilitymargintestingtechnologyCHENHuai?min,TIANZong?chao,CHENGPeng?fei,DUANXiao?jun(NationalKeyLaboratoryofScieneeandTechnologyonUAV,NWPU,Xi'an710065,China)Abstract：Inordertodeterminethestabilitymarginofsystemundertheconditionthatmodelisunknownoruncertain,anexperimentalmethodisproposedtogetsystemstabilitymargin.ForMIMOsystem,theexperimentalmethodisadoptedtoobtainfrequencyresponsematrix,andtheminimumsingularvaluemethodofreturndifferencematrixisusedtoestimatethestabilitymargin・Theumethodisappliedtoverifytheresultsintheinstanee.Atpresent,therearefewliteraturestointroducethemethodthataflighttestisperformedtoobtainthestabilitymarginofasystemdirectly,sotheresearchhasacertainsignificancefordeterminingthestabilitymarginofasystem.Keywords：MIMOsystem；flighttest；stabilitymargin；minimumsingularvalue0引言对于一个实际飞机系统而言，只有在系统具有一定的稳定裕度的情况下，才能使系统不因参数的小范围漂移而导致系统性能变差甚至不稳定。如果系统的稳定裕度测试不准，就会导致控制器的设计不准确，导致的后果是无法预测的，所以稳定裕度的测试极其重要。通过控制原理可知，稳定裕度又分为幅值裕度和相位裕度，它们都是评判系统稳定性的重要指标。对于SISO系统,经典的bode图法和Nyquist法已经相当成熟，可以利用频响函数画illbode图或Nyquist图，从图上就可以直接得出SISO系统的稳定裕度。如果系统的模型未知，也可以通过实验法来得到系统的频响函数。利用111,112,IIV估计[1]都可以获得系统的频响函数。对于MIM0系统，国际上还没有一种统一的定论，只是一些人根据自己的见解提出了一些定义和方法。而飞机的大多数控制回路都是多入多出的，所以，MIM0系统稳定裕度的测试研究工作就显得极其重要。1MIM0系统测试总体设计1.1实验法获得MIM0系统频响矩阵对于SISO系统而言，可以通过输入输出数据，利用功率谱算法求得频响函数，进而利用bode图法和Nyquist图法求得系统的稳定裕度。而对于多输入多输出系统，可以采用下面的方法测得传递函数。假设系统是一个二入二出的MIM0飞机系统，如图1所示，基本方法如下：先在横向回路和航向回路中任意选定一个回路，而把另一个回路切断进行测试，测试完成之后颠倒顺序再次进行测量。〈E：\cl6\14年16期\Image\17tl.tif>图1飞机横航向控制系统框图以U1作为横向回路的激励信号，U2作为航向回路的激励信号，yl和y2为系统的输出，G表示飞机模型，K表示飞机模型的控制器，那么此系统的状态空间方程可表示如下：[XI(jo)X2(jo)=T11(j3)T12(j3)T21(jo)T22(jo)U1(jo)U2(j3)]通过展开推导如下：[XI(j3)二Til(j3)U1(j3)+T12(j3)U2(j3)][X2(jo)=T21(jo)U1(jw)+T22(jo)U2(jo)]从上面的式了不难得出：通过回路的通断即可得到MIM0的频响矩阵，具体方案如下：用输入[U1]单独作为系统激励，同时[U2]断开，利用这种方法可以得到xl和x2。此吋由上式可知：[XI(jo)二Til(j3)U1(j3)][X2(j3)二T21(j3)Ul(j3)]通过简化推导可以得到如下结果：[Til(j3)二XI(j3)Ul(jo)]<!--endprint--><!--startprint-->[T21(jw)=X2(jco)Ul(j3)]同样，利用上面类似的方法，先使[U2]作为整个系统的激励，同时[U1]通道断开，然后可以得到如下结果：[T12(j3)二XI(jo)U2(jo)][T22(jw)=X2(jo))U2(jw)]通过上面二入二出系统的例子，对系统回路实现简单的通断就实现了频响矩阵的量测，受到上面的启示...