着舰导引系统 H_∞ 控制器设计

舰载机着舰导引误差的最大来源是舰尾气流扰动。为抑制气流扰动，提高舰载机自动着舰导引的精度，本文将Ｈ∞控制方法应用于着舰导引系统设计，将导引系统性能要求转化为对Ｈ∞控制分析模型的结构及权阵的选取。仿真表明，用Ｈ∞控制方法设计的着舰导引系统能满足着舰要求，并十分有效地提高了导引系统着舰精度及抗扰动的能力。

基于H_∞控制的侧向自动着舰导引系统设计

基于H∞控制的侧向自动着舰导引系统,是将经典控制中的性能指标转化为对H∞控制中的权阵选择。根据侧向着舰导引系统侧滑角为零且具有抑制侧风的要求,H∞控制综合设计采用包括增量线性化动力学模型、反馈控制器和权阵系数选择的增广对象模型。同时导出了权阵的选择准则。通过对所设计的F14飞机的侧向自动着舰导引系统仿真表明,该设计能满足着舰要求,能有效地抑制了侧风的影响,具有良好的鲁棒性能。

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。

基于自适应变结构控制的着舰导引技术

通过设计随系统状态变化的自适应时变滑模面,使其同时具有好的动态特性和抗干扰能力。提出了运用具有自适应时变滑模面的变结构控制技术,解决飞机着舰时舰尾气流扰动的问题。以纵向自动着舰导引系统为例仿真验证了它的有效性。

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 ,运用卡尔曼最优滤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。

纵向甲板运动补偿技术研究

纵向甲板运动主要造成理想着舰点高度的变化,给着舰过程增加了难度,同时也严重威胁了舰载机着舰的安全性。为了减小由甲板运动引起的着舰误差,基于超前网络设计了甲板运动补偿器,并通过卡尔曼最优预估理论设计了甲板运动预估器,将甲板运动通过预估器和补偿器后加入纵向自动着舰导引系统中,实现了舰载机着舰末端过程甲板运动的补偿。仿真结果表明,设计的甲板运动预估器与补偿器可以有效地补偿由于纵向自动着舰导引系统在有效频率段内存在的相位迟后所引起的着舰误差,提高了舰载机着舰的安全性。

舰载机着舰点垂直运动补偿技术仿真研究

基于Conolly线性理论建立甲板运动通用模型来模拟多种情况(不同舰船大小及航态)下的甲板运动,设计了基于超前网络的甲板运动补偿器和基于时间序列自回归模型的甲板运动预估器。在着舰末端过程,将不同情况下的舰载机理想着舰点垂直运动信号通过预估器和补偿器加入到纵向着舰导引系统中进行仿真模拟研究。仿真结果表明,所设计的甲板运动预估器和补偿器可以有效地消除由纵向自动着舰导引系统相位迟后所引起的着舰误差影响,并且对复杂多变的着舰环境(不同舰船大小及航态)具有很好的适应性。