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.     

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.     

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。     

基于机舰协同的舰载机着舰过程分析

舰载机作为航母的主战武器,是航母作战能力的保障。在航母的整个作战链条中,舰载机的着舰是最重要的环节之一。文章首先对航母平台、助降设备,以及配备人员等与舰载机着舰密切相关的几个因素进行了简要分析,然后结合舰载机着舰的具体过程,详细阐述了如何通过航母和舰载机的紧密协同来实现舰载机的安全着舰。     

基于LESO的舰载机纵向着舰动态面抗饱和控制技术

对具有输入饱和、舰尾流扰动以及强耦合性的舰载机纵向自动着舰系统(ACLS)模型,设计了一种基于线性扩张状态观测器(LESO)的高阶系统动态面控制(DSC)策略。在传统DSC的基础上,引入LESO对系统内外扰动进行实时观测和补偿,并在LESO框架内设计了一种基于误差补偿的抗饱和方法,有效抑制了输入饱和对系统性能的影响。采用线性微分跟踪器(LTD)代替传统动态面方法中的一阶低通滤波器,避免了反步法“微分爆炸”的同时输出了所需的微分信号。根据Lyapunov理论进行了稳定性分析,并在MATLAB/Simulink环境下通过仿真验证了所设计方法的有效性。     

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。     

舰载机异常着舰阻拦装置工作特性仿真

为了探索液压缓冲式阻拦装置在舰载机异常着舰情况下的工作特性,采用机理建模法建立飞机着舰阻拦动力学模型,以及包括阻拦机、凸轮阀、缓冲系统与钢索系统在内的阻拦装置全系统模型,并基于实装运行数据对模型精度进行校验,在此基础上开展舰载机超速、超重或凸轮阀驱动钢索松弛等异常着舰阻拦仿真;结果表明,超重或超速着舰将导致阻拦装置超负荷运转,并威胁舰载机的安全着舰;凸轮阀驱动钢索松弛会使凸轮阀动作时机延迟、阻拦初期主液压缸压力与阻拦力偏小,甚至导致阻拦机主液压缸柱塞与缸筒发生刚性撞击;研究成果揭示了舰载机阻拦装置在典型异常工况下的运行规律,具有一定的理论意义与工程应用价值。     

舰载机着舰位姿视觉测量技术概述

首先简要分析了舰载机着舰位姿测量的必要性，以及已成熟应用的现有位姿测量技术的内涵、优势和不足。在此基础上，重点对舰载机着舰位姿视觉测量的系统实现和关键技术内涵进行了概述。最后简要展望了未来的发展趋势。     

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.     

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.     

舰载机自动着舰纵向控制系统设计

航空母舰在大海上以一定速度作匀速直线运动时,海浪激励舰体作三自由度摆动运动,同时伴有低空大气紊流和舰尾流的干扰,使得舰载机着舰的环境十分恶劣,这样对自动着舰控制系统提出了极大的挑战.针对这一特殊问题,本文提出一种指令滤波积分反步滑模控制方法,首先该方法采用指令滤波处理反步的计算膨胀问题,然后引入滑模控制来解决外界扰动和匹配不确定性问题.考虑到降低滑模控制引起的抖动,本文利用高阶滑模控制的思想,在传统的反步方法上增加了一个附加虚拟控制状态方程,将控制器的最终输出作用在一个积分器上,这样不仅可以降低滑模控制的抖动,还可以利用反步方法处理不匹配不确定性问题.最后在理论上证明了所提出方法的全局稳定性,并通过仿真实验验证了该方法的有效性.     

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.     

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.     

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...     

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.     

舰载机着舰下滑段飞行员操纵策略研究

为提高舰载机在不同返航着舰重量下的着舰精度,对飞行员着舰操纵策略进行了研究.首先对着舰操纵基准状态进行了探讨.研究表明,为避免满载返航失速,应以最大着舰重量状态作为操纵基准状态.而后采用人机闭环着舰仿真,对"保持迎角不变"和"保持速度不变"操纵策略进行了对比研究(简称"保角"和"保速度"策略).结果表明,不同着舰重量下,"保角"策略相对表现更好,"保速度"策略着舰点"发散","保角"策略着舰点相对"集中".在算例中,"保角"策略着舰点集中在-1.8~9.4m之间,而"保速度"策略着舰点集中在7.2~17m之间.此外对两种策略着舰差异产生原因进行分析,结果表明,"保角"策略首先针对不同着舰重量,采用了恒定的基准姿态角;其次"保角"策略不仅通过跟踪下滑光束保持了轨迹角,减小了高度误差,而且通过保持基准迎角不变减小姿态角误差、进而减小了尾钩误差,因此在不同着舰重量下,"保角"策略着舰精度更为稳定.但这一结论仍需在实际飞行中进一步验证.