基于LQG-LTR方法的艦載飛機自動著艦系統(tǒng)設(shè)計的理論及仿真研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、航空母艦已有80多年的發(fā)展歷史,特別是在近年來的幾次現(xiàn)代化局部戰(zhàn)爭中,航空母艦及艦載飛機成為取得戰(zhàn)爭勝利的關(guān)鍵手段。艦載機作為航母的主要攻擊力量,在其飛行的各個階段中,安全著艦是最困難的任務(wù)之一。艦載機的著艦環(huán)境十分惡劣。有限的著陸空間,艦體的運動,艦尾氣流的擾動,飛機模型不確定性等等因素都不利于飛機的安全著艦。
  為了加強艦載機著艦的安全性,減輕飛機駕駛員的負擔(dān),艦載機自動著艦系統(tǒng)(ACLS)便應(yīng)運而生。ACLS的目的是幫助飛

2、行員駕駛飛機在較惡劣的條件下著艦。因此,ACLS系統(tǒng)的抗擾動性能及魯棒穩(wěn)定性就顯得尤為重要。而目前應(yīng)用于ACLS系統(tǒng)的設(shè)計方法對于較強擾動的環(huán)境下效果都不是特別理想,為了達到理想的著艦效果,就要求ACLS系統(tǒng)的設(shè)計方法具有上述優(yōu)良性能。
  本文采用的設(shè)計方法為LQG/LTR方法。LQG方法,即線性二次型高斯方法,是用來處理有隨機噪聲干擾或模型狀態(tài)無法直接測量的情況下的狀態(tài)反饋最優(yōu)化設(shè)計方法。其本質(zhì)是附帶卡爾曼濾波器的最優(yōu)二次型控

3、制器。為了加強其魯棒性,Doyle和Stein提出了一種線性多變量控制設(shè)計方法,稱為線性二次高斯恢復(fù)(LQG/LTR)方法。該方法的實質(zhì)是先設(shè)定一滿足頻域各性能指標(biāo)及魯棒性要求的目標(biāo)回路,隨后設(shè)計一個基于模型的補償器,在輸入端或輸出端恢復(fù)目標(biāo)回路的各項特性。
  本文的主要工作是將LQG/LTR方法應(yīng)用到艦載飛機的自動著艦系統(tǒng)中。為此,本文首先概述了航空母艦和艦載機的發(fā)展歷史,艦載機的起飛和著陸以及ACLS系統(tǒng)的設(shè)計方法,隨后依次

4、討論了艦載機的著艦環(huán)境,即航母的運動和艦尾流的模型、艦載飛機的動力學(xué)模型以及LQG/LTR方法的發(fā)展歷史及設(shè)計方法。最后設(shè)計了基于LQG/LTR方法的ACLS系統(tǒng)并進行仿真驗證。
  仿真結(jié)果表明,運用LQG/LTR方法設(shè)計的自動著艦系統(tǒng)魯棒性能優(yōu)良,在多重擾動存在的著艦環(huán)境中可以引導(dǎo)艦載機準(zhǔn)確著艦,且著艦誤差很小。為了進一步測試系統(tǒng)魯棒性能,本文進行了10組不同擾動形式下的著艦仿真,并進行了誤差統(tǒng)計,結(jié)果同樣良好。
  為

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