舰载机纵向容错着舰系统设计

通常发生的舰载机着舰事故中,大多数是由于舰载机纵向航迹控制不好导致的,而造成航迹控制性能下降的最主要因素是航母运动、舰尾流扰动和执行器故障.针对这些特殊情况,提出了一种容错控制方法,应用在纵向着舰系统中.首先采用基于非线性动态逆的滑模控制方法抑制舰尾流扰动影响,然后在此基础上,加入径向基神经网络,利用其对非线性项的万能逼近特性,来补偿执行器故障情况下造成的系统故障,进一步保证了舰载机对理想下滑道的精确跟踪,最后,加入不同类型的执行器故障对此方法进行测试.仿真结果表明,所设计的纵向容错着舰系统不仅具有较强的鲁棒性和容错能力,而且提高了舰载机着舰航迹控制精度.     

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...     

基于二阶滑模的着舰航迹角控制仿真研究

舰载机的安全着舰是以精确的航迹角控制为前提的,由于着舰环境的复杂性,为航迹角控制提出了更高的要求.针对放宽静稳定性舰载机着舰性能进行研究,采用了一种有效的增稳控制方案,来保证舰载机的稳定性,设计了一种新型二阶滑模控制自动驾驶仪,实现了对俯仰角的精准控制,同时避免了舰尾流扰动的影响及通常滑模控制会导致的控制输入信号抖动现象,并解决了舰载机纵向飞行控制系统对航迹角的稳定性控制问题.仿真结果表明,所设计的控制器可完全满足舰载机着舰过程对抗扰能力和精确跟踪的要求.     

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。     

基于L1自适应着舰纵向控制与特性分析

考虑到舰载机着舰在最后阶段受到舰尾气流的不利影响。因此,为了提高舰载机着舰控制系统的鲁棒性,提出一种基于L1自适应控制的纵向着舰控制律设计方法。首先,对舰尾流进行分类并将其转化为控制系统的干扰模型,通过分析舰尾气流特性来构建与之相对应的L1自适应控制律结构;然后,基于L1自适应控制方法设计纵向自动着舰控制律,其中包括设计状态观测器、L1自适应控制律、低通滤波器和自适应律,并且对设计好的系统进行了稳定性分析;最后,讨论不同尺度风速的舰尾流对自动着舰系统的影响规律,并且采用“单因素方差分析法”对不同舰尾流环境下的着舰点进行分析。仿真结果表明不同风速下的舰尾流对着舰精度存在一定影响规律,并且所设计基于L1自适应纵向着舰控制律具有较强的自适应性和抗干扰能力。     

各扰动对舰载机着舰过程的影响分析

舰载机在着舰过程中会有很多扰动,如果不能很好地控制,消除扰动很可能会机毁人亡.通过比较分析出扰动中对着舰影响最大的扰动,就能够对其采取相应的措施以抑制扰动.使用力平衡方程搭建系统在进行Simulink上仿真,分析各种气流扰动和甲板扰动对舰载机着舰的影响.研究中均基于简单的保持迎角恒定的动力补偿系统,经过向仿真系统中加入各种扰动,比较后得出结论为雄鸡尾流和甲板的垂直起伏对着舰的影响最大,故着舰系统要重点抑制这两种扰动从而使着舰过程更加安全可靠.     

模糊-滑模控制在着舰导引系统中的应用

舰尾气流扰动是影响舰载机着舰误差的主要因素之一,为提高着舰精度,消除舰尾气流扰动对着舰安全的影响,提出了运用模糊-滑模控制抑制舰尾气流的扰动。滑模控制系统在滑动模态时对系统的不确定性及外界干扰具有很强的鲁棒性,运用模糊控制理论建立了随系统状态变化的时变滑模面,所设计的模糊-滑模控制系统可以较早达到滑动模态,并最后进入预定滑模面,使其同时具有良好的动态特性和抗干扰能力。纵向自动着舰导引系统的仿真实例验证了其有效性。     

舰尾流随高扰动模型对直升机着舰悬停控制的影响研究

大海况下存在的复杂舰尾流严重影响直升机着舰时的飞行姿态,针对常规舰尾流模型仅适用于研究直升机纵向运动受干扰的问题,在美军标MIL-F-8785C描述的舰尾流模型基础上,提出增加随高度变化的垂向扰动分量,建立舰尾流随高扰动模型,以便切合实际地反映垂向干扰的作用强度;将该模型引入直升机着舰悬停系统后,针对传统PID控制对高度保持和位置控制效果不佳的问题,提出基于前馈补偿的改进PID控制;对比仿真结果表明,所提控制方法抗舰尾流干扰性强,具有良好的鲁棒性,控制精度优于传统的PID控制,实现了舰尾流干扰下直升机着舰悬停的稳定控制,有效提高了着舰飞行的安全性。     

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。     

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.