舰载机进场动力补偿系统设计与仿真

研究舰载机自动着舰系统(ACLS)的性能优化问题,为了实现舰载机的进场着舰引导和轨迹精确控制,采用进场动力补偿系统(APCS)按特定的进场动力补偿控制律对发动机油门进行自动控制.文中基于国内外研究,建立了Matlab环境下的舰载机进场动力补偿模型,对基于迎角恒定,引入迎角、法向加速度和舵面反馈信号的动力补偿系统的参数进行优化,仿真结果表明,改进方法加速了飞机的姿态响应,改善了低动压着舰状态下飞机的飞行特性,提高了着舰安全性和稳定性,在工程上具有一定的可行性.     

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.     

舰载机着舰阶段飞行员视场研究

在国外某航空母舰的主要技术资料及国内舰载飞机机舰适配性研究成果的基础上,对舰载机着舰环境如航空母舰外形、飞行甲板标志、目视灯光助降系统以及舰载机进场着舰过程进行了简要概述。分析探讨了影响舰载机着舰的主要因素,特别是飞行员的视场在不同FOV条件下对完成进场任务的安全性和适合性的影响     

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.     

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...     

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.     

舰载机自动着舰可视化仿真

根据舰载机自动着舰系统的原理建立了航母的甲板运动、舰尾流、甲板运动补偿和舰载机着舰的引导控制模型;使用3D Max软件绘制了飞机、航母的三维模型;利用Visual C++和OpenGL软件进行编程,完成了舰载机自动着舰仿真软件的设计,并实现了舰裁机自动着舰的可视化仿真.     

大时滞不确定系统的滞后时间削弱与自抗扰控制

针对具有变时滞、变参数和扰动的大时滞不确定系统的控制问题,本文提出了滞后时间削弱与自抗扰控制方法,综合应用了前馈控制、反馈控制和自抗扰补偿控制.为了提高系统的稳定性,在前馈控制器的设计中采用了系统的边界模型确定控制器参数取值范围;采用系统边界模型输出与系统实际输出的动态加权和作为反馈控制器的输入.为了提高系统控制的性能,自抗扰补偿控制回路的设计基于标称模型的补偿控制器.理论证明和仿真结果表明,所提出的方法是有效的,其在具有模型参数变化、滞后时间变化和外部扰动情况下,能保证系统的稳定性和良好的控制性能.     

舰载机复飞决策方法仿真研究

在舰载机着舰复飞过程安全性问题的研究中,由于舰载机是在复杂的环境下着舰,会偏离理想下滑轨迹.为保证着舰的安全性,提出了一种安全飞行区域和安全复飞区域相对位置关系的复飞决策方法以提高复飞安全性.建立驾驶员-舰载机系统模型,在定义安全飞行准则的基础上,依据尾钩落点分布和舰尾净高指标,采用仿真手段确定纵向回路安全飞行区域;分析不同距舰距离复飞风险特异性,定义甲板净高和海面净高的概念,制定多因素综合安全复飞区域.明确上述两区域相对位置关系,建立着舰指挥官复飞辅助决策系统.仿真结果表明,提出的复飞决策方法切实可行,设计的复飞决策系统实用可靠,为舰载机着舰安全性的提高奠定了理论基础.     

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。