动态稳定性预测
模拟SG飞艇对外部扰动的响应过程，预测动态行为和振荡特性
飞艇模型参数
质量特性
气动导数
分析设置
仿真参数
初始姿态
扰动与控制
扰动设置
控制设置
动态稳定性分析结果
飞艇模拟响应
初始状态
扰动引入
过渡响应
稳定恢复
系统阻尼适中，性能良好
动态稳定性评级: 良好
0.65
阻尼比
0.12 Hz
自然频率
28.4s
稳定时间
32%
最大超调量
动态稳定性总结
当前配置下，SG飞艇对扰动的响应表现出良好的动态稳定性。阻尼比为0.65，处于合理范围(0.5-0.8)，表明振荡会逐渐衰减且恢复时间适中。自然频率为0.12Hz，较低的振荡频率有利于飞行员控制。稳定时间为28.4秒，表明飞艇能在合理时间内恢复到平衡状态。最大超调量为32%，控制在可接受范围内。建议通过增加阻尼导数值或优化控制系统参数，可进一步改善动态响应特性。
俯仰/横滚/偏航角响应
角速率响应
控制输入
相位图
特征根分析
| 模式 | 特征根 | 阻尼比 | 频率 (Hz) | 周期 (s) |
|---|---|---|---|---|
| 短周期模式 | -0.38 ± 0.75i | 0.45 | 0.12 | 8.3 |
| 长周期模式 | -0.05 ± 0.23i | 0.21 | 0.037 | 27.0 |
| Dutch roll模式 | -0.15 ± 0.48i | 0.30 | 0.076 | 13.2 |
| 滚转模式 | -0.42 | 1.0 | - | - |
| 螺旋模式 | -0.03 | 1.0 | - | - |
动态响应指标
| 响应指标 | 值 | 要求标准 | 状态 |
|---|---|---|---|
| 阻尼比 | 0.65 | ≥ 0.3 | 达标 |
| 短周期阻尼比 | 0.45 | ≥ 0.35 | 达标 |
| Dutch roll阻尼比 | 0.30 | ≥ 0.2 | 达标 |
| 螺旋模式时间常数 | 33.3s | ≥ 20s | 达标 |
| 滚转模式时间常数 | 2.4s | ≤ 4s | 达标 |
| 驾驶品质等级 | Level 2 | ≤ Level 2 | 达标 |
| PIO倾向 | 低 | 低-中 | 达标 |
动态稳定性增强建议
基于动态稳定性分析结果，以下是提高SG飞艇动态稳定性的建议：
- 控制系统优化：当前PID控制器参数中，比例增益为1.5，建议略微提高至1.7-1.8，可减少最大超调量，加快系统响应速度。
- 俯仰阻尼改进：当前俯仰阻尼导数Cmq为-0.35，建议通过优化尾翼设计增强至-0.45左右，可有效提高短周期模式阻尼比。
- 偏航耦合优化：Dutch roll模式阻尼比为0.30，已达到最低要求，但仍可通过增加方向舵面积和安装偏航阻尼器提高至0.4以上，改善侧向-方向运动品质。
- 控制延迟减少：当前控制延迟为0.2秒，建议通过优化控制系统架构，减少至0.15秒或更低，可减轻潜在的PIO倾向。
- 长周期模式改进：当前长周期模式阻尼比较低(0.21)，可通过安装自动俯仰稳定系统或优化质量分布，提高该模式的阻尼特性。