基于卡尔曼滤波理论的甲板运动预估技术研究

航母在航行过程中，海浪运动将会导致舰体产生俯仰、横滚、偏航、上下起伏等运动，这将严重威胁舰载机的着舰安全。为了确保飞机在航母上成功降落，必须在着舰前使飞机运动轨迹与甲板运动同步，因此，本文研究了甲板运动预估技术，运用卡尔曼最优波波理论开发了甲板运动预估器，并提出首先对引入着舰导引系统的甲板运动信息进行预估，然后再进行超前补偿的策略。经仿真验证，甲板运动预估与补偿的结合，可以明显减小舰载机着舰误差，提高着舰精度。     

舰载机着舰侧向回路的滚动时域控制

舰载机着舰问题是一个十分复杂的难题.由于航母的斜角甲板只有几十米宽,故而舰载机要降落在航母上需要十分精确的控制.在横测向控制中,最重要的是控制偏心距.为保持期望的着舰姿态,建立了舰载机横侧向着舰的非线性动力学模型,通过设定期望的着舰位置与姿态,将舰载机横侧向动力学模型的状态转化为误差状态,在攻角为11.7°,空速为70m/s的平衡点设计控制器,采用滚动时域预测控制来解决舰载机着舰的横侧向控制问题,用VC++构建三维仿真平台,在MATLAB上建立控制器模型,运用网络通信发送到三维仿真平台上,控制舰载机实现自动着舰.仿真结果表明滚动时域优化算法可以很好的实现舰载机着舰侧回路非线性系统的航迹跟踪与姿态跟踪.     

基于预报-跟踪的直升机自动着舰控制律设计与仿真

由海浪引起的舰船运动严重威胁和影响舰载直升机的着舰安全与着舰精度,针对此问题,提出一种基于预报-跟踪的直升机自动着舰控制律设计方法;首先建立舰船运动模型;然后采用AR自回归模型对舰船运动进行实时预报;再根据频域校正原理设计超前补偿网络,将预报信息补偿至自动着舰系统,进一步减小跟踪延迟;仿真结果表明,该方法能够有效地抑制超调并消除延迟,实现舰载机对甲板运动的精确跟踪,提高了舰载机着舰的准确性和安全性。     

基于自适应积分滑模的舰载机纵向航迹最优控制

舰载机进舰着舰飞行航迹控制严重影响着舰精度和着舰安全。通过建立舰载机着舰纵向运动小扰动模型,将航迹运动模型分解为标称模型和不确定项。结合线性二次型调节器(LQR)与自适应积分滑模,设计了舰载机着舰的纵向航迹控制律。采用LQR对标称模型进行控制,利用自适应积分滑模控制消除不确定项的影响。在不同初始高度误差、舰尾流扰动和甲板运动的工况下,对着舰纵向航迹进行了仿真计算。仿真结果表明,所设计的航迹控制律能够消除初始高度误差、舰尾流扰动和甲板随机运动的影响,实现舰载机纵向航迹的精确跟踪。     

舰载机纵向自动着舰控制

对舰载机纵向着舰控制系统进了分析和研究,根据舰船甲板运动引起舰载机着舰点不断变化的问题,加入甲板运动补偿环节,并对补偿律进行了设计;对常规的纵向导引控制律进行了改进设计,引入模糊控制.仿真结果表明,引入甲板运动补偿环节,有效地减小了由于甲板运动造成的着舰误差,提高了着舰的安全性,模糊PID导引控制律比常规的PID导引控...     

甲板障碍对舰载机着陆性能影响仿真研究

由于航母在行进中受到海浪起伏影响,舰载机着舰时往往具有较大的相对下沉速度,着陆过程中起落架受到巨大的冲击载荷,严重的情况可能导致飞机失事;为研究着舰过程中飞机起落架动力学特性,基于ADAMS/Aircraft模块,建立某型号舰载机仿真模型,使用三角网格法构建三种典型甲板路面.利用模型进行了舰载机着陆试验仿真,特别研究了舰载机在着陆过程中通过甲板障碍时,飞机起落架载荷的变化情况;研究显示,在机轮触地0.2秒内,起落架载荷达到峰值326722N.而着舰过程中机轮通过甲板障碍时约引起16%的起落架载荷增幅.该增幅的存在将对起落架缓冲性能提出更高的要求,在起落架设计与实验中应充分考虑该因素的影响.     

基于扩张鸽群优化的舰载无人机横侧向着舰自主控制

舰载无人机着舰会受到舰尾流、航母甲板运动的干扰.为加快无人机在着舰时横侧向响应以及提高舰载机着舰对干扰的鲁棒性,本文提出了一种基于扩张鸽群优化算法的显式模型预测控制方法,并将其应用于舰载机姿态控制器设计,用于解决所设计控制器的参数优化问题.与基本鸽群优化算法、粒子群算法的仿真对比实验表明,相比传统智能优化算法,本文所提...     

飞翼无人机自主着舰控制技术的综述

舰载机的着舰过程被认为是舰载机事故率最高的阶段,因此,如何引导与控制舰载机特别是无人机舰载机实现精确着舰,一直是国内外研究人员的研究热点。对无人舰载机所采用的气动布局和研制无人舰载机的迫切性、必要性进行了描述,对国内外飞翼布局无人机的现状进行了研究,对自主着陆和着舰技术进行了比对分析,并且指出了自主航母着舰控制技术的特殊性。针对无人舰载机在自主着舰过程中遇到的复杂风扰动、甲板运动和航母条件限制,分析了舰载机着舰过程中的控制与导引技术难点,对自主着舰控制的关键技术和解决方法的发展过程和现状进行了阐述和总结,并就自主着舰技术的发展进行了展望。     

舰载机甲板停机位分配问题研究

舰栽机甲板停机位分配问题关系到航母飞行甲板作业的效率,合理的停机位分配对于提高甲板作业效率十分重要。对舰载机停机位分配问题进行了详细研究,以舰载机移动路径、加油路径以及挂弹路径总和最小为目标函数,建立了甲板停机位分配模型,利用贪心算法并结合模拟退火算法对模型进行了求解,仿真结果表明,该模型对停机位的分配合理。     

飞翼布局舰载无人机自主着舰技术研究

舰载无人机自主着舰是舰载机飞行过程中技术复杂、风险最大的环节之一。舰尾流等着舰环境以及甲板的运动是导致着舰产生严重偏差的主要原因。为了掌握环境对着舰过程的影响,需对舰尾流、甲板运动进行建模仿真,尽量真实地反映出理想着舰点的运动情况。在此基础上根据飞翼布局无人机的动力学特性和着舰的技术要求针对飞机纵向着舰设计出理想的下滑轨迹和纵向通道采用高度跟踪控制,横侧向通道采用侧向偏离控制,发动机通道采用基于迎角恒定的动力补偿控制的控制策略。最后结合舰载无人机动力学模型在舰尾流以及甲板运动仿真中实现垂直高度偏差在理想值正负0.78m内、水平位置误差在理想值正负6.1m内的精确着舰,并对方法进行评估验证。