第一篇：民用飛機(jī)駕駛艙異響典型排故研究

民用飛機(jī)駕駛艙異響典型排故研究

[摘 要]本文通過(guò)分析民用飛機(jī)駕駛艙異響的類別和發(fā)生階段，梳理了駕駛艙異響的主要原因，進(jìn)而研究了此類故障的排故思路和方法。

[關(guān)鍵詞]駕駛艙、異響、排故

中圖分類號(hào)：V267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）16-0346-01

1.引言

飛機(jī)駕駛艙中有各種重要的顯示器及機(jī)載設(shè)備，是飛行員與飛機(jī)進(jìn)行信息交互的主要通道[1]，堪稱飛機(jī)的中樞系統(tǒng)。當(dāng)駕駛艙出現(xiàn)異響時(shí)，飛機(jī)系統(tǒng)可能出現(xiàn)了某種故障，必須得到高度重視，并進(jìn)行及時(shí)排故，防患于未然，保證飛機(jī)的安全運(yùn)行。

2.駕駛艙異響種類和發(fā)生階段

根據(jù)對(duì)包括波音737機(jī)型和空客320機(jī)型駕駛艙異響故障的統(tǒng)計(jì)，駕駛艙出現(xiàn)的異響通常包括尖銳嘯叫（whistling），滴答響（clicking），噼啪響（clacking），噗噗聲（popping），金屬重物擊打的咚咚響（clonking），馬蹄敲擊地面的咄咄響（clunking），或擠壓罐頭的嘎嘎響（oil canning）等[2]。

在發(fā)生階段方面，這些異響的發(fā)生涵蓋地面和空中各個(gè)階段，各異響種類及其發(fā)生階段的對(duì)應(yīng)關(guān)系詳見表1。

3.駕駛艙異響排故分析

3.1.故障原因分析

駕駛艙異響的原因通常包括以下幾個(gè)方面：

1）風(fēng)擋或側(cè)窗漏氣；駕駛艙顯示器后部通風(fēng)口封嚴(yán)變形

2）雷達(dá)罩的鎖扣

3）儀器面板上的安裝螺釘松動(dòng)

4）活動(dòng)座椅的安裝點(diǎn)松動(dòng)

5）客艙門的門檔

6）地板結(jié)構(gòu)與前起落架艙之間的連桿

7）裝飾蓋板松動(dòng)

8）故障旗及警告、警戒

3.2.排故思路與方式

在確定駕駛艙異響的原因后，其排故的典型思路及方法通常包括以下兩個(gè)類別：

對(duì)于1-8類別故障原因按照主制造商提供的故障隔離手冊(cè)（FIM）、飛行維修手冊(cè)（AMM）和飛機(jī)飛行手冊(cè)（AFM）等運(yùn)行類手冊(cè)和持續(xù)適航文件中規(guī)定的故障隔離程序進(jìn)行排故；

對(duì)于非典型故障，依據(jù)異響的頻率、持續(xù)時(shí)間、發(fā)生階段、發(fā)生位置等信息確定故障現(xiàn)象，然后依據(jù)主制造商提供的系統(tǒng)描述（SDS）、系統(tǒng)原理手冊(cè)（SSM）、線路圖冊(cè)（WDM）等持續(xù)適航文件進(jìn)行故障原因評(píng)估和排故。

4.A320機(jī)型駕駛艙異響排故分析

4.1.故障現(xiàn)象

A320飛機(jī)在巡航階段，駕駛艙中部突然出現(xiàn)明顯的連續(xù)性的嘯叫聲，飛行員觀察駕駛艙中MFD，PFD上無(wú)EICAS信息，各系統(tǒng)頁(yè)面均正常，噪聲持續(xù)大概5分鐘后減小并消失，異響可能發(fā)生在中央操縱臺(tái)以下。

4.2.故障原因分析

由于?{駛艙異響是發(fā)生在飛機(jī)在巡航階段中，并且是連續(xù)性的嘯叫，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)異響種類判斷，可能是風(fēng)擋漏氣或顯示器后部通風(fēng)口封嚴(yán)變形。但是異響是發(fā)生在駕駛艙中部，而且來(lái)自中央操縱臺(tái)以下，排除了風(fēng)擋漏氣或顯示器后部通風(fēng)口封嚴(yán)變形的原因。

根據(jù)系統(tǒng)描述和系統(tǒng)原理，對(duì)駕駛艙中央操縱臺(tái)以下或電子艙內(nèi)部可能出現(xiàn)異響的系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行梳理：

1）自動(dòng)飛行系統(tǒng)：俯仰伺服和橫滾伺服異常的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

2）通信系統(tǒng)：旅客廣播裝置自身風(fēng)扇工作異常。

3）電源系統(tǒng)： R TRU自身風(fēng)扇工作異常。

4）飛行控制系統(tǒng)：副翼配平作動(dòng)器內(nèi)部電機(jī)異常。

5）發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)：油門控制組件內(nèi)的自動(dòng)油門伺服馬達(dá)發(fā)生異常的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

6）駕駛艙附近設(shè)備安裝松動(dòng)

通過(guò)對(duì)相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行檢查和測(cè)試，仍未確定故障原因，排查上述各種可能后，排故人員對(duì)座艙增壓。

實(shí)際增壓試驗(yàn)時(shí)：未增壓時(shí)，無(wú)嘯叫聲；當(dāng)壓差到1.5psi時(shí)出現(xiàn)嘯叫聲，繼續(xù)增大到2.8psi時(shí)嘯叫聲出現(xiàn)。而后，堵住位于電子設(shè)備艙主蓄電池進(jìn)氣口時(shí)嘯叫聲消失。之后進(jìn)行釋壓，釋壓速率控制在800ft/m以下，氣壓減小至1.0psi時(shí)，嘯叫聲明顯減弱，當(dāng)減小至0.6psi時(shí)，嘯叫聲基本消失。

根據(jù)試驗(yàn)情況，進(jìn)一步分析主蓄電池工作原理：當(dāng)主蓄電池工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生可燃性氣體（和），為避免蓄電池內(nèi)濃度過(guò)高，需設(shè)置通風(fēng)裝置，將產(chǎn)生的及時(shí)排出機(jī)外。當(dāng)座艙增壓時(shí)，在主蓄電池進(jìn)氣口到出氣口間產(chǎn)生正向壓差，氣流從進(jìn)氣口流向出氣口，形成通風(fēng)路徑。為避免未增壓條件下蓄電池工作產(chǎn)生的進(jìn)入電子電氣設(shè)備艙，在蓄電池進(jìn)氣口導(dǎo)管尾部加裝了一個(gè)橡膠單向閥。因此，初步判斷故障原因?yàn)檫M(jìn)氣口內(nèi)部橡膠單向閥。

4.3.故障排除

更換主蓄電池進(jìn)氣口橡膠單向閥，嘯叫消失，故障排除。后將該件送返部件維修廠家檢查，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣口內(nèi)部橡膠單向閥出氣口破裂，且通過(guò)加壓測(cè)試，該破裂的單向閥出現(xiàn)類似的嘯叫聲，可確認(rèn)嘯叫原因?yàn)橄鹉z單向閥出氣口破裂。

5.小結(jié)

排除駕駛艙異響的方法有許多種，可以根據(jù)異響的種類快速鎖定異響來(lái)源，快速定位故障原因，進(jìn)行隔離故障，從而大大提高排故效率。當(dāng)異響的種類無(wú)法鎖定異響來(lái)源時(shí)，對(duì)于非典型故障，依據(jù)異響的頻率、持續(xù)時(shí)間、發(fā)生階段、發(fā)生位置等信息確定故障現(xiàn)象，配合主制造商提供的系統(tǒng)描述（SDS）、系統(tǒng)原理手冊(cè)（SSM）、線路圖冊(cè)（WDM）等持續(xù)適航文件進(jìn)行故障原因評(píng)估和排故。希望以上建議對(duì)排除后續(xù)相關(guān)異響的排故有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 飛機(jī)駕駛艙人機(jī)界面綜合評(píng)估科學(xué)技術(shù)與工程徐海玉、張安、湯志荔、陳斌

[2] 空客A320飛機(jī)駕駛艙異響故障的排除維修王巖、李慶杰

第二篇：基于QAR數(shù)據(jù)的民航發(fā)動(dòng)機(jī)排故方法研究分析論文

1引言

QAR C Quick Access Recorder)是民航飛機(jī)上裝載的快速存取記錄器，記錄器介質(zhì)通常為可擦寫光盤或PCMCIA卡，記錄時(shí)間可達(dá)數(shù)百小時(shí)，記錄參數(shù)涵蓋絕大部分飛行品質(zhì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。飛機(jī)航后維護(hù)時(shí)，機(jī)務(wù)工程師對(duì)QAR記錄的原始二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，轉(zhuǎn)換成所需的參數(shù)工程值，工程值是對(duì)飛行品質(zhì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的真實(shí)還原。工程值包含高低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、排氣溫度、燃油流量、滑油壓力、高度及空速等100多個(gè)模擬量，以及發(fā)動(dòng)機(jī)引氣、發(fā)動(dòng)機(jī)火警、GPWS告警、防冰活門、起落架收放等200多個(gè)開關(guān)量，這些參數(shù)反映飛機(jī)運(yùn)行過(guò)程中各種變化情況和性能狀態(tài)，對(duì)監(jiān)控操縱細(xì)節(jié)、保障飛行安全、提高運(yùn)營(yíng)效率起到了科學(xué)有效的保障作用。

QAR數(shù)據(jù)是飛行技術(shù)檢查、安全調(diào)查評(píng)估、飛行故障排故的重要依據(jù)。怎樣利用QAR數(shù)據(jù)對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行準(zhǔn)確有效的排故，一直是機(jī)務(wù)工程師不斷摸索、總結(jié)的重要經(jīng)驗(yàn)。本文根據(jù)在長(zhǎng)期工作實(shí)踐中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)，提出利用發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)QAR數(shù)據(jù)的分析，準(zhǔn)確地進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)疑難故障診斷，從而有效排除發(fā)動(dòng)機(jī)故障的方法。重點(diǎn)研究對(duì)CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)的常見故障進(jìn)行排故。

2發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子高振動(dòng)值排故方法

CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)是雙轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，由低壓轉(zhuǎn)子N1和高壓轉(zhuǎn)子N2組成。AVM(AirborneVibrator Monitor，機(jī)載振動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng))和 QAR系統(tǒng)均能記錄低壓(轉(zhuǎn)子)部分和高壓(轉(zhuǎn)子)部分的振動(dòng)數(shù)值以及相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速等參數(shù)。根據(jù)MM(Maintenance manual)手冊(cè)要求，CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)通常情況下高、低壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)值超過(guò)3.0個(gè)單位則必須要求排故，檢查確定不會(huì)導(dǎo)致二次損失后方能放行。若超過(guò)4.0個(gè)單位，則飛機(jī)無(wú)法放行。發(fā)動(dòng)機(jī)在正常狀態(tài)下高、低壓轉(zhuǎn)子的振動(dòng)一般不會(huì)超過(guò)1.0個(gè)單位。為了保障航班正常運(yùn)營(yíng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)值達(dá)到2.5個(gè)單位以上，應(yīng)采取相應(yīng)的糾正措施。

2.1指示系統(tǒng)故障排故方法

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)值高的情況時(shí)，首先通過(guò)分析QAR數(shù)據(jù)判斷發(fā)生高振動(dòng)轉(zhuǎn)子的位置、轉(zhuǎn)速和飛行階段等，確定是否為指示系統(tǒng)故障。因發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境相對(duì)惡劣，指示系統(tǒng)接頭可能出現(xiàn)氧化、龜裂等現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)指示值較高。指示系統(tǒng)故障，QAR數(shù)據(jù)顯示為:發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)值高是在不同轉(zhuǎn)速、不同飛行階段隨機(jī)出現(xiàn)，且是間歇性的。

處理這類故障的方法一般為:首先檢查與振動(dòng)相關(guān)的電氣接頭連接緊密性，線路完好性。如果確認(rèn)與電氣接頭無(wú)關(guān)，則有可能是AVM內(nèi)部問(wèn)題，相應(yīng)考慮對(duì)串或者更換AVM，然后再試車檢查故障是否排除。實(shí)際排故當(dāng)中，采用此種方法一般可消除指示系統(tǒng)故障。

2.2轉(zhuǎn)子自身問(wèn)題排故方法

波音737-300/400和737-700/800飛機(jī)分別裝配的是CFM56-3C和CFM56-7B發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，軸承和葉片磨損會(huì)加劇，燃燒室以及高、低壓渦輪會(huì)不斷積累灰塵，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡，振動(dòng)值過(guò)大。對(duì)不同航段的QAR數(shù)據(jù)，通常高振動(dòng)值是出現(xiàn)在某個(gè)固定的轉(zhuǎn)速下，并且是在相對(duì)固定的相位角下。

若是低壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)較高時(shí)，則應(yīng)先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行目視檢查，檢查風(fēng)扇葉片，進(jìn)口導(dǎo)向葉片和低壓渦輪可見部分葉片有無(wú)損傷，然后檢查前后收油池磁堵來(lái)判斷軸承有無(wú)磨損。在以上檢查結(jié)果都完好的情況下，最后進(jìn)行風(fēng)扇葉片配平和葉片潤(rùn)滑來(lái)減少振動(dòng)值?？赏ㄟ^(guò)風(fēng)扇葉片配平和葉片潤(rùn)滑來(lái)減小振動(dòng)值，通?？山档椭?.0個(gè)單位以下。

若是低壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)較高時(shí)，航線上沒(méi)有相應(yīng)的措施以降低振動(dòng)值，但可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓級(jí)進(jìn)行孔探或者進(jìn)行磁堵檢測(cè)，以確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)內(nèi)部損失，在確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)內(nèi)部損傷后，可以繼續(xù)監(jiān)控使用，直至發(fā)動(dòng)機(jī)被安排更換。EGT溫度過(guò)高排故方法

3.1地面啟動(dòng)階段EGT過(guò)高排故方法

CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)的EGT(exhaust gas temperature，排氣溫度)在啟動(dòng)階段的限制值為725攝氏度。為避免飛機(jī)運(yùn)行延誤，確保正點(diǎn)率，啟動(dòng)階段EGT若超過(guò)700攝氏度并持續(xù)出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的維護(hù)措施。CFM56-3B發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)階段EGT過(guò)高的主要原因有:VSV(Variable Stator Vane，可調(diào)靜子葉片)調(diào)節(jié)出現(xiàn)偏差，或MEC(Main Engine Control，主發(fā)動(dòng)機(jī)控制)內(nèi)部磨損導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)富油。

若VSV出現(xiàn)偏差，QAR數(shù)據(jù)反映出的特征是:雖然啟動(dòng)階段EGT過(guò)高，但FF(Fuel Flow，燃油流量)值不高。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)階段EGT有超過(guò)700攝氏度的記錄時(shí)，通過(guò)查看QAR數(shù)據(jù)包含的幾個(gè)EGT較高航段對(duì)應(yīng)的FF，F(xiàn)F通常不會(huì)高于1100 lbs，這種情況主要對(duì)VSV進(jìn)行靜態(tài)校裝，調(diào)整VSV至正常位置即可排除故障。

若MEC磨損導(dǎo)致富油，QAR數(shù)據(jù)反映出的特征與前種情況相比，不但啟動(dòng)階段EGT過(guò)高，而且FF也偏高，通常超過(guò)1 100 lbs，甚至超過(guò)1 200 lbs。出現(xiàn)此類故障，如啟動(dòng)階段EGT和FF偏離不嚴(yán)重，在不影響放行時(shí)，可先進(jìn)行高低慢車性能調(diào)節(jié)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在MM手冊(cè)要求范圍內(nèi)繼續(xù)安全工作，但由于MEC供油計(jì)劃偏富油，只有更換MEC才能最終排除故障。

3.2爬升階段EGT過(guò)高排故方法

導(dǎo)致爬升階段EGT升高主要有三種原因:(1)EGT指示系統(tǒng)故障;(2)油路和氣路控制系統(tǒng)故障;(3)發(fā)動(dòng)機(jī)性能衰退，高壓級(jí)工作效率低。根據(jù)QAR記錄的數(shù)據(jù)分析，可以相對(duì)容易準(zhǔn)確地判斷導(dǎo)致爬升階段EGT升高的原因。CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)不同型號(hào)對(duì)爬升階段的超限值要求不同，CFM56-3C的超限值為930攝氏度，CFM56-7B的超限值為970攝氏度，當(dāng)分別超過(guò)910攝氏度和920攝氏度時(shí)，應(yīng)引起關(guān)注，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行密切監(jiān)控和視情采取措施。

3.2.1 EGT指示系統(tǒng)故障

當(dāng)爬升階段EGT升高時(shí)，地面維護(hù)人員可收集最近階段該發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)飛時(shí)不同航段的QAR數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。如果觀察到爬升階段EGT升高，通常超過(guò)30攝氏度，而在相同N1下，F(xiàn)F和N2幾乎沒(méi)有變化，且故障之前相同N1下的EGT幾乎也沒(méi)有變化，則可基本判定為EGT指示系統(tǒng)故障。航后檢查時(shí)可通過(guò)查看CDU(Control Display Unit控制顯示組件)顯示的故障代碼，以查找相應(yīng)的電氣接頭進(jìn)行清潔或更換。

3.2.2發(fā)動(dòng)機(jī)油路和氣路控制系統(tǒng)故障

如果爬升階段EGT升高，通過(guò)分析對(duì)比故障之前的QAR數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)巡航或者爬升狀態(tài)下EGT，F(xiàn)F和N2均出現(xiàn)上升，在大功率狀態(tài)下，EGT，F(xiàn)F和N2上升幅度尤為顯著，此種情況表明發(fā)動(dòng)機(jī)的油路或氣路控制系統(tǒng)可能存在故障。排故時(shí)，可先排查VSV和V B V(Variable Bleed Valve，可調(diào)放氣活門)等氣路控制系統(tǒng)，在排除沒(méi)有故障后，可檢查MEC、燃油泵等油路控制部件故障。根據(jù)長(zhǎng)期積累的排故經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于CFM56-3C發(fā)動(dòng)機(jī)，多為VBV系統(tǒng)的問(wèn)題，如VBV門卡阻，柔性驅(qū)動(dòng)軸斷裂造成某些VBV門密封不嚴(yán)，VBV馬達(dá)或作動(dòng)器失效導(dǎo)致VBV門無(wú)法動(dòng)作等。

3.2.3發(fā)動(dòng)機(jī)性能衰退

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)服役時(shí)間的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)性能勢(shì)必呈現(xiàn)出衰退趨勢(shì)，從而導(dǎo)致爬升或巡航階段EGT升高。結(jié)合QAR數(shù)據(jù)，由發(fā)動(dòng)機(jī)性能衰退引起的EGT上升所表現(xiàn)出的數(shù)據(jù)特征為:相同N1下，EGT，F(xiàn)F，N2通常不會(huì)突然升高，高EGT值往往在高N1下出現(xiàn)，根據(jù)長(zhǎng)期積累的排故經(jīng)驗(yàn)，高EGT值通常在每天首次起飛或者在高原機(jī)場(chǎng)、高溫天氣下，飛機(jī)處于接近滿載狀態(tài)，或無(wú)減推力等情況出現(xiàn)時(shí)。此時(shí)應(yīng)查看發(fā)動(dòng)機(jī)性能報(bào)告，通過(guò)觀察EGT溫度來(lái)判斷總體性能狀況。對(duì)于波音737-300，若EGT溫度已降至40攝氏度，波音737-400，若EGT溫度已降至10攝氏度以下，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能已下降。航線上可通過(guò)清洗發(fā)動(dòng)機(jī)涵道，增加每天第一個(gè)航班的暖車時(shí)間，對(duì)飛機(jī)限飛高原機(jī)場(chǎng)，要求機(jī)組盡量使用減推力等，以延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的在翼使用時(shí)間。

4利用QAR數(shù)據(jù)排故的注意事項(xiàng)

利用QAR記錄的大量關(guān)于飛行品質(zhì)和狀態(tài)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確反映發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的關(guān)聯(lián)性，再現(xiàn)故障形式，確定故障特征，幫助機(jī)務(wù)工程師快速準(zhǔn)確地排除故障。但也對(duì)機(jī)務(wù)工程部門和機(jī)務(wù)工程師提出了更高要求。對(duì)于機(jī)務(wù)工程部門而言，首先需要嚴(yán)格、高效、全程地收集、管理QAR譯碼數(shù)據(jù)，加強(qiáng)QAR系統(tǒng)維護(hù)，確保其能夠可靠工作，并且能夠承擔(dān)起數(shù)據(jù)對(duì)比和分析的任務(wù)，為機(jī)務(wù)人員排故提供有力的技術(shù)支撐。同時(shí)機(jī)務(wù)工程師不僅要對(duì)飛機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)有深刻了解，注重排故經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和交流，更需要掌握QAR提供的參數(shù)特性，分析數(shù)據(jù)背后的故障成因，培養(yǎng)利用QAR排故的意識(shí)和技能。

(1)必須明確采集參數(shù)的傳感器位置和參數(shù)的物理意義。若無(wú)法明確參數(shù)表征的含義，會(huì)影響故障分析進(jìn)程，所以應(yīng)結(jié)合數(shù)據(jù)采集組件和飛機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定參數(shù)。

(2)分析、對(duì)比QAR數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意參數(shù)的時(shí)間間隔。應(yīng)選取能體現(xiàn)飛機(jī)前后運(yùn)行狀態(tài)明顯的數(shù)據(jù)，過(guò)長(zhǎng)的間隔對(duì)分析數(shù)據(jù)沒(méi)有意義，過(guò)短的間隔由于相似性高而易造成干擾和誤判。

(3)確定QAR數(shù)據(jù)的有效性。機(jī)務(wù)人員應(yīng)結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際狀態(tài)、運(yùn)行環(huán)境、飛行時(shí)間等對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒別，確保數(shù)據(jù)的有效性。

第三篇：實(shí)驗(yàn)二 典型環(huán)節(jié)的模擬研究與二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性

自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)二

典型環(huán)節(jié)的模擬研究與二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性

（北京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 班級(jí)：

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摘要：本次實(shí)驗(yàn)是基于電路連接的半實(shí)物半仿真。主要內(nèi)容包括：典型環(huán)節(jié)的模擬研究和二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性分析。

關(guān)鍵詞：比例、慣性、積分、微分、二階系統(tǒng)、瞬態(tài)、穩(wěn)定性

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

了解和掌握各典型環(huán)節(jié)模擬電路的構(gòu)成方法、傳遞函數(shù)表達(dá)式和輸出時(shí)域函數(shù)表達(dá)式。觀察和分析各典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線，了解各項(xiàng)電路參數(shù)對(duì)典型環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)特性的影響。

二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.比例環(huán)節(jié)的模擬電路及階躍響應(yīng)曲線如圖

1、圖2所示。

圖1 比例環(huán)節(jié)電路圖

傳遞函數(shù)：

圖2 比例環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)曲線

2.慣性環(huán)節(jié)的模擬電路及階躍響應(yīng)曲線如圖

3、圖4所示。圖3 慣性環(huán)節(jié)電路圖

傳遞函數(shù)：

圖4 慣性環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)曲線

3.積分環(huán)節(jié)的模擬電路及階躍響應(yīng)曲

線如圖

5、圖6所示。

圖5 積分環(huán)節(jié)電路圖

自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)

傳遞函數(shù)：

圖6 積分環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)曲線

4.比例積分環(huán)節(jié)的模擬電路及階躍響應(yīng)曲線如圖

7、圖8所示。

圖7 比例積分環(huán)節(jié)電路圖

傳遞函數(shù)：

圖8 比例積分環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)曲線

5.比例微分環(huán)節(jié)的模擬電路及階躍響應(yīng)曲線如圖

9、圖10所示。

圖9 比例微分環(huán)節(jié)電路圖

傳遞函數(shù)：

圖10比例微分環(huán)節(jié)躍響應(yīng)曲線

6.比例積分微分環(huán)節(jié)的模擬電路及階

躍響應(yīng)曲線如圖

11、圖12所示。

圖11 比例積分微分環(huán)節(jié)電路圖

傳遞函數(shù)：

圖12 比例積分微分環(huán)節(jié)躍響應(yīng)曲線

自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)

7.典型Ⅰ型二階單位反饋閉環(huán)系統(tǒng)如圖13所示。有二階閉環(huán)模擬電路如圖14所示。

R(S)E(S)K1C(S)TS?1TSi—B(S)圖13 典型Ⅰ型二階單位反饋閉環(huán)系統(tǒng)

開環(huán)傳遞函數(shù)：

閉環(huán)傳遞函數(shù)：

圖14 二階閉環(huán)模擬電路

7.1 無(wú)阻尼響應(yīng)：ξ=0，K=∞，R=0，無(wú)阻尼響應(yīng)曲線如圖15所示。

圖15 無(wú)阻尼響應(yīng)曲線

7.2 欠阻尼響應(yīng)：ξ=0.316，K=25，R=4KΩ

欠阻尼響應(yīng)曲線如圖16所示。

圖16 欠阻尼響應(yīng)曲線

7.3 臨界阻尼響應(yīng)：ξ=1，K=2.5，R=40K

Ω

臨界阻尼響應(yīng)曲線如圖17所示。

圖17 臨界阻尼響應(yīng)曲線

7.4 過(guò)阻尼響應(yīng)：ξ=1.32，K=1.43，R=70KΩ

過(guò)阻尼響應(yīng)曲線如圖18所示

圖18過(guò)阻尼響應(yīng)曲線

7.5 欠阻尼狀態(tài)下改變?chǔ)豱，使ωn縮小

2倍。

其響應(yīng)曲線如圖19所示。

圖19 欠阻尼ωn縮小2倍響應(yīng)曲線

自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)

三、思考題

1..改變比例系數(shù)、微分時(shí)間常數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)。運(yùn)行、觀察、記錄響應(yīng)曲線，分析比例、積分、微分環(huán)節(jié)的作用。2..構(gòu)建比例積分和比例微分環(huán)節(jié)電路，分析其作用。

3.改變被測(cè)系統(tǒng)的各項(xiàng)電路參數(shù)，觀察和分析Ⅰ型二階閉環(huán)系統(tǒng)阻尼比ξ<0，與阻尼比ξ=0的瞬態(tài)響應(yīng)曲線，從而完善ξ對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程影響的認(rèn)識(shí)。

答：無(wú)阻尼（ξ=0）時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)為等幅振蕩，即以系統(tǒng)自然頻率振蕩，系統(tǒng)響應(yīng)為發(fā)散正弦振蕩，此時(shí)系統(tǒng)不穩(wěn)定。4.在二階系統(tǒng)中，臨界阻尼和過(guò)阻尼階躍響應(yīng)曲線的區(qū)別是什么？

答：臨界阻尼階躍響應(yīng)曲線的最終值恰好等于穩(wěn)定值，而過(guò)阻尼階躍響應(yīng)曲線的最終值將小于穩(wěn)定值。

5.同一阻尼系數(shù)的二階系統(tǒng)中，改變不同的自由振蕩頻率，對(duì)超調(diào)量和過(guò)渡過(guò)程時(shí)間是否有影響？

答：由超調(diào)量公式可知，超調(diào)量只與阻尼比有關(guān)，所以改變自由振蕩頻率對(duì)超調(diào)量沒(méi)有影響；而由過(guò)渡過(guò)程時(shí)間公式可知，在阻尼比不變的前提下，自由振蕩頻率與過(guò)渡過(guò)程時(shí)間成反比，即提高自由振蕩頻率，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間變小，而自由振蕩頻率變小，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間變大。

四、結(jié)束語(yǔ)

本次實(shí)驗(yàn)，是對(duì)典型環(huán)節(jié)的模擬研究，還進(jìn)行了二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)，通過(guò)對(duì)不同ωn以及值對(duì)二階系統(tǒng)在臨界阻尼、欠阻尼、過(guò)阻尼響應(yīng)的 的影響 通過(guò)短短幾節(jié)課，對(duì)典型環(huán)節(jié)的模擬研究與二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性有了更深的了解。

參考文獻(xiàn)

[1]胡壽松 自動(dòng)控制理論（第六版）科學(xué)出版社 2013 [2] 姜增如 自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn) 北京理工大學(xué)出版社 2010