基于LQG/LTR的舰载飞机纵向自动着舰控制系统设计

LQG/LTR方法是一种设计优化动态控制器的现代状态空间技术。此方法具有良好的鲁棒性能和解耦特性。运用LQG/LTR方法设计了舰载飞机自动着舰控制器,并在考虑甲板运动和气流扰动的情况下,对纵向自动着舰控制系统进行了仿真设计与分析。系统仿真结果表明,控制系统实现了纵向指令的精确跟踪,具有良好的鲁棒性,满足舰载飞机纵向着舰控制的要求。     

二阶滑模控制在舰载机着舰导引系统中的应用

滑模控制系统在滑动模态时对外界干扰及参数变化具有完全的自适应性.利用二阶滑模控制实现飞机俯仰角的直接控制,并将其应用到舰载机着舰导引控制中.设计了二阶滑模控制器及对应的自动着舰导引系统.仿真对比研究表明二阶滑模控制下的着舰导引系统有较好的抑制气流扰动的能力.     

自动着舰纵向飞行控制系统操纵性能优化

 自动着舰引导系统能辅助高性能舰载机实现全自动安全、平稳着舰，其飞行控制系统须具备良好操纵性能。基于系统稳定性理论、F/A-18A舰载机测试数据和控制系统时域响应优化方法，提出了一种参数设计方法，“自内向外”逐环优化了自动着舰纵向飞行控制系统参数。仿真验证表明，该系统经参数整定后的指令响应优于F/A-18A的测试结果。     

自动着舰纵向飞行控制系统操纵性能优化

 自动着舰引导系统能辅助高性能舰载机实现全自动安全、平稳着舰,其飞行控制系统须具备良好操纵性能。基于系统稳定性理论、F/A-18A舰载机测试数据和控制系统时域响应优化方法,提出了一种参数设计方法,“自内向外”逐环优化了自动着舰纵向飞行控制系统参数。仿真验证表明,该系统经参数整定后的指令响应优于F/A-18A的测试结果。     

光学导引系统的建模与仿真

在整个定点着舰过程中，飞机着舰下滑阶段的操纵难度和危险系数都是最高的，如何解决光学导引仿真中模型的准确度和视景特效的逼真度。是定点着舰仿真应用的重中之重。为了解决上述问题，根据光学导引秉统成像原理以及飞机、舰之间的几何关系，实时计算光学下滑道，建立了仿真平台的数学模型，并给出了状态方程。在基于VP平台的视景系统中，采用“立体光面”和动态缩放光晕的方法建立菲涅尔助降灯阵和迎角指示器的模型，保证了模拟着舰过程中飞行员视觉的逼真度。以美F-16飞机模型，进行了多次计算机仿真着舰，试验数据表明：在理想条件下光学导引仿真平台模型正确可信，飞行员着舰质量明显提高，能够起到导引着舰的作用。     

TECS|H_∞控制在无人机纵向着舰中的应用研究

针对无人机纵向自动着舰,运用总能量控制(TECS)的思想建立了无人机纵向自动着舰系统,设计了H∞输出反馈控制器。为了实现对移动目标的跟踪,引入了一种新的着舰导引控制算法,通过对所设计的先锋无人机的纵向自动着舰导引系统仿真表明,通过升降舵和油门的协调控制,实现了速度和航迹的解耦控制,且该设计能满足着舰要求,能有效地抑制舰尾流干扰的影响,具有良好的鲁棒性能。     

舰载飞机弹射起飞性能研究

由于航母飞行甲板长度的限制，舰载飞机必须在短时间、矩距离内弹射（或滑跃）加速到离舰速度。弹射起飞过程中下沉量，离舰上升航迹是舰载飞机弹射起飞特性的主要评定指标。弹射志飞过程中，起落架在航空母舰上呈振荡状态，它的运动直接影响飞机的起飞离舰姿态角，从而影响下沉量和离舰上升航迹，研究了在固定甲板上，计及起落架伸缩运动的舰载起飞特性，并对重量、下降舵操纵等参数对舰载飞机起飞特性的影响进行了深入的研究。     

无人机着舰近距多天线测距法测角及误差分析

舰面多天线测距法定位主要是针对着舰引导设备在飞机着舰近距时引导失效或引导精度不高而提出的。利用多副安置在舰船上的测距天线测量与无人机的距离,最终得到无人机相对于舰船位置。着重对该定位方法中的下滑角测量原理和误差进行了理论分析。并通过仿真实验证明了理论分析的正确性以及该方法的良好性能。     

基于HLA和OPNET的雷达着舰引导仿真系统设计

在深入研究HLA分布式仿真技术、matlab实时仿真技术、OPNET平台仿真机制的基础上,将HLA分布式仿真技术与matlab实时仿真平台以及OPNET网络仿真平台相结合,设计了雷达着舰引导仿真系统,对精密着舰雷达和引导数据链系统进行了实时仿真,可用于激励已有机载飞行仿真系统,构成人在环的半物理仿真试验系统,满足进行着舰飞行仿真试验的相关要求。     

基于TECS|H_□的无人机纵向着舰系统设计

针对无人机纵向自动着舰,运用总能量控制系统建立无人机纵向自动着舰系统,根据纵向着舰导引系统速度为常数且具有抑制纵向风干扰的要求,设计基于线性矩阵不等式的H_□输出反馈控制器,通过对所设计的先锋无人机的纵向自动着舰导引系统仿真表明:通过升降舵和油门的协调控制,实现了速度和航迹的解耦控制,且该设计能满足着舰要求,能有效地抑制纵向风干扰的影响,具有良好的鲁棒性能.     

舰载机拦阻系统纠偏能力的仿真研究

舰载机着舰过程中,拦阻系统的纠偏能力关系到舰载机的飞行安全。为了研究液压式拦阻系统纠偏能力的产生机理、以及在偏心或偏航着舰过程中影响舰载机动力学特性的主要因素,本文在多体动力学框架下,建立了包含滑轮缓冲装置和钢索末端缓冲装置的拦阻系统动力学模型。仿真结果表明：舰载机在偏心偏航拦停过程中,拦阻系统具有自主纠偏能力,并且纠偏能力的动力学特性与航母甲板的材料属性、拦阻索的应力波动相关;缓冲装置能有效地降低拦阻索的应力峰值、减弱拦阻索的振动。本文所建立的拦阻系统多体动力学模型为其结构设计和参数优化提供了有效的计算方法,并可为评估拦阻系统的纠偏能力提供理论支撑。     

拦阻索应力的仿真研究

舰载机着舰过程中,拦阻索的应力直接关系到舰载机的飞行安全。为研究拦阻索应力波传播规律,在多体动力学框架下,发展了基于绝对节点坐标法的具有接触碰撞功能的大位移索单元;并在此基础上建立了液压拦阻系统的简化模型。仿真分析尾钩两侧的索内应力是否相同。仿真结果表明,拦阻索受到冲击后舰载机的动能以横波和纵波的形式沿拦阻索向末端传播,并不断进行着反射叠加而产生应力峰值;由于纵波的传播速度远大于横波,从而使尾钩两侧的索内应力基本相同。此外,开发的拦阻索动力学模型可为拦阻系统的结构设计和优化提供计算方法。     

无人机着舰姿态对尾钩定位的影响

鉴于无线电引导系统无法满足大型轮式固定翼无人机着舰引导的高精度要求,提出一种通过机身加装合作反射镜实现对无人机尾钩定位的光电引导系统,避免了传统光学引导中图像识别引起的跟踪定位误差。讨论了激光反射定位方法,重点分析了无人机姿态变动对基准点测量精度的影响,提出了激光反射镜安装位置的选择方法。最后通过仿真,给出了飞机姿态变动对尾钩测量精度影响的程度。     

舰船运动及变形对飞机着舰冲击载荷的影响

把着舰飞机和舰体甲板作为一耦合系统，研究了舰体运动和变形对飞机起落架冲击载荷的影响．在分析中计及甲板在冲击载荷作用下的响应及舰体在波浪中运动对冲击载荷的影响．通过对某型号飞机及舰船计算表明，舰体运动和变形对飞机着舰冲击载荷影响很明显，起落架载荷系数超出陆基飞机的规范要求，陆基飞机不能用作舰载机直接在舰上着落．     

基于MMG登陆舰艇操纵运动模型的螺旋桨力研究

 登陆舰艇是两栖作战中的主要输送装备，针对其运动规律的复杂性，建立了在深水和浅水条件下基于分离型船舶操纵运动模型（MMG）的登陆舰艇操纵运动模型。因登陆舰艇在航行中，螺旋桨推力是主控力，用来克服水的阻力，维持舰艇的操纵运动，所以螺旋桨的流体动力模型是登陆舰艇运动建模的一个重要组成部分。在登陆舰艇特有的操纵运动模型的基础上，着重介绍了登陆舰艇操纵运动中螺旋桨力的模型。