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。     

飞行员着舰纵向控制研究

为了对飞行员准确着舰操控特性进行深入研究,在F/A-18A纵向着舰飞机模型的基础上,运用经典飞行员建模理论建立了跟踪飞行状态下的飞行员着舰纵向控制模型,对操纵系统的跟踪能力进行了验证.运用MATLAB/Simulink仿真程序研究了飞行员的着舰纵向控制规律,着重研究了在舰尾流干扰和航母运动情况下的飞行员操控特性,总结了在扰动下的控制规律.仿真结果显示设计的控制系统有良好的跟踪控制能力,可以有效的抑制舰尾气流影响,抗干扰能力强,满足安全着舰要求.     

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。     

舰载机全自动着舰纵向控制系统设计

针对舰载机着舰任务的特殊性,分析设计了舰载机自动着舰优化控制系统.整个系统由若干分系统组成,在原系统的基础上,研究纵向控制引导律中的模糊PID控制器,以便对下滑轨迹进行跟踪.根据着舰要求,将模糊控制与传统PID控制器相结合,实现PID控制器参数的在线调节,然后结合调节后参数变化趋势,通过对系统的整体仿真,得到系统部分输出量的曲线图,继而验证模糊PID控制器对整个自动着舰飞控系统的影响.改进后的纵向控制律可以在不影响系统稳定性的前提下,增强系统响应速度,尤其在应对外界干扰时,着舰效果更明显.     

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.     

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.     

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。     

Intelligent Power Compensation System Based on Adaptive Sliding Mode Control Using Soft Computing and Automation

The approach power compensator system (APCS) plays a role in the automatic carrier landing system (ACLS), and the performance of the APCS is affected by the carrier air-wake in the final-approach . In this paper, the importance of the APCS is verified through the analysis of the signal flow chart of the ACLS. Hence, it is necessary to suppress the carrier air-wake in order to improve the anti-interference ability. The adaptive sliding mode control (ASMC) not only has better dynamic tracking performance compared to the nonlinear mode, but also can efficiently resist the disturbance caused by the carrier air-wake. The design of the longitudinal control law of the ACLS is based on the carrier-based aircraft nonlinear model and the carrier air-wake model. It comprises the longitudinal guidance rate, autopilot (CAS) and the APCS. The ASMC is used to design the APCS to suppress the carrier air-wake. A comparison of the simulation results indicates that the design based on the ASMC has better anti-interference ability and can keep the velocity constant on the timely.     

一种舰载机着舰分布式仿真系统的设计方法及实现

舰载飞机着舰是现代航空母舰/舰载飞机系统的关键技术,而舰载飞机着舰仿真系统为研究舰载机着舰自动导引和控制提供了有效的途径.提出了一种新的舰载机着舰分布式仿真方法.仿真系统按功能分解为不同的仿真节点计算机,通过局域网组成分布式仿真网络,运用符合CORBA规范的ACE/TAO实现仿真系统各节点之间的通信.实现方式大大增强了系统可靠性,可移植性以及可扩展性,提高了系统设计的效率,降低了开发的费用.通过测试表明基于TAO舰载机着舰系统具有较好的实时性,解决了在非实时操作系统上构建分布式仿真网络实时性差的问题.     

视情维修条件下舰载机的战备完好性

基于视情维修方法的维修系统是复杂的动力学系统,其不同构成要素之间的相互作用导致维修系统的动态变化。通过分析视情维修的内涵,以舰载机的战备完好性为目标,运用系统动力学（SD）方法,并应用专用软件VENSIM分析视情维修条件下舰载机维修保障系统内部各要素的反馈控制结构,建立视情维修条件下舰载机战备完好性的系统动力学模型。仿真模型的运行结果表明,将视情维修方法引入舰载机维修保障,可有效提高舰载机的战备完好性     

基于IABC算法的舰载机着舰调度

舰载机有序、高效着舰是确保舰载机舰面保障计划如期进行的必要前提,为提高舰载机着舰效率并减轻传统人工着舰排序的负担,研究一种舰载机着舰调度算法.首先,以加权着舰完成时间和为优化目标,构建舰载机着舰调度的数学模型;其次,提出一种改进的人工蜂群算法用于模型求解,算法在基本人工蜂群算法的基础上引入遗传算法中的交叉算子、精英策略以及一系列自适应局部搜索策略,以增强算法的全局搜索性能,提高算法收敛速度;最后,通过着舰调度案例仿真和算法对比表明,改进的人工蜂群算法具备更强的优化性能和更好的鲁棒性,可以求解大规模舰载机着舰调度问题,具有工程实际应用价值.     

基于MCS算法的飞机起落架仿真研究

提出了一种新的自适应控制律(MCS算法)来描述飞机起落架系统,分析了MCS算法(Minimal Control Synthesis Algorithm)的优点,建立了自适应控制起落架的数学模型和线性状态控制方程.基于起落架系统的稳定性和鲁棒性,采用MCS的控制方法对起落架系统进行设计,得到了起落架的控制模型.最后通过Matlab仿真软件对采用MCS算法控制的起落架模型进行了仿真分析,仿真结果表明:MCS算法能够使起落架的控制变量快速达到理想的参考模型输出并且控制曲线平滑,同时控制系统具有很好的鲁棒性能,增强了系统的抗干扰能力.     

舰载机着舰侧回路时变风险权值矩阵线性变参数预测控制

针对舰载机钩索阻拦阶段,提出阻拦风险函数的概念和计算方法,通过离线计算获得时变状态权值矩阵和时变控制输入权值矩阵.采用时变状态权值矩阵可以实时调整各状态之间的变化关系,而时变的控制输入权值矩阵能够调整副翼和方向舵的输入峰值,避免出现输入饱和情况,提高横侧向自动着舰的效率和安全性.建立了时变的系统输出约束函数,增加了舰载机进舰阶段控制器的可解性.建立了基于状态偏差的舰载机横侧向着舰模型,针对舰载机上很多状态不能直接测量的特点,采用离线设计状态观测器的方法来估计舰载机的真实状态值,利用线性矩阵不等式求解系统最优解,通过舰载机自动着舰三维仿真模拟平台验证了算法的可行性.     

基于模糊控制方法的自动地形跟随系统设计

对飞机纵向地形跟随控制系统控制律的设计问题进行了研究。为了消除干扰,提高跟踪效果,首先以飞机的纵向运动状态为研究对象,建立了相应的自动地形跟随控制系统结构模型,再应用模糊控制的方法分别通过控制航迹角和控制法向加速度两种方案设计了飞机纵向地形跟随系统的控制律,同时给出了仿真验证的模型,然后对模型各个输出的特性以及地形跟随的效果进行了仿真验证,仿真结果表明,设计的控制系统得到了良好的地形跟随效果,最后以控制航迹角的系统响应曲线为例,通过与传统的PID控制效果进行对比,说明经过模糊控制的系统具有良好的抗干扰性。     

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...