题目：Ⅱ型PIO及抑制方法研究

驾驶员诱发振荡简称PIO，是驾驶员和飞机之间由于不良耦合所致的持续不可控振荡。作动器速率限制为特征的Ⅱ型PIO是目前发生频率最高、危害最严重的一类PIO，引起国内外持续关注和研究。
PIO研究集中于PIO抑制技术开发，本文从PIO局部相位补偿、PIO预测、PIO实时探测三个方面对PIO抑制展开研究，旨在为有效实施PIO抑制提供有益参考。
本文以俯仰Ⅱ型PIO为研究对象，首先建立考虑作动器速率限制的人机闭环系统模型，仿真模拟PIO现象，研究驾驶员输入幅值、作动器速率上限以及飞机裸机动态特性对PIO形成的影响，阐明作动器速率饱和和PIO的关系。其次针对目前使用较广泛的四种非线性相位补偿滤波器：FWB、DS、DASA、RLF,借助描述函数理论，通过相频特性曲线，分析各滤波器相位补偿能力。通过典型开闭环仿真任务：非对称输入信号、阶跃信号、俯仰离散跟踪任务、正弦叠加任务，从稳态误差消除、PIO抑制、俯仰动态响应特性、相位补偿能力、减轻驾驶员负担五个方面对四种滤波器进行全面比较，结果表明FWB、DASA滤波器综合表现较优。再次，选取不同驾驶员模型、不同动态特性的飞机裸机构成人机闭环系统，通过Matlab编程对Ⅱ型PIO Gap预测准则加以应用和实现。Gap计算结果显示：Gap值越大，飞机发生PIO可能性越低。理论计算结果和计算机仿真结果比较， 证明Gap预测有效性，同时得到Gap准则最佳适用机型和驾驶员模型组合。借助Gap准则可以证明：添加局部相位滤波器能够降低PIO发生可能性。最后对PIO 实时探测技术进行分析。根据PIO飞行记录中常见的四大特征：输出表现为飞机振荡、大幅值驾驶员指令和俯仰角输出、输出滞后180度、俯仰角频率集中在1-8rad/s，建立PIO探测规则，选取驾驶员控制指令幅值、飞机俯仰角幅值、俯仰输出与驾驶员指令输入相位差、俯仰角频率、作动器速率幅值作为飞行特征参数，设定判断逻辑。在Matlab中搭建PIO实时探测器完成对飞行任务探测。计算机仿真结果表明：探测器输出结果能够正确区别飞机正常飞行和严重PIO 状态，给驾驶员提供正确、及时的警示信息。