[发明专利]一种基于鲁棒预见控制的舰载机自动着舰控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种舰载机自动着舰控制方法，尤其涉及一种基于鲁棒预见控制的舰载机自动着舰控制方法。

背景技术

舰载机自动着舰控制系统的基本原理为航空母舰上的跟踪雷达测出舰载机的实际位置，同时由甲板运动传感器测量航空母舰飞行甲板的运动情况，通过预估方法计算舰载机所处的理想位置，将舰载机的理想位置和实际位置输入指令计算机，进行比较得到误差信号，根据误差信号经由引导控制律计算得到舰载机的控制指令，再由无线电数据链发送给舰载机，舰载机上的自动驾驶仪根据接收装置收到的误差信号，操纵舰载机消除误差，在预定位置安全着舰。周鑫等人公开的《舰载机着舰纵向甲板运动预估及补偿技术》(2013年10月，南京航空航天大学学报，第45卷第5期)中，记载了基于粒子滤波算法设计甲板运动预估器进行甲板运动状态预估的方法，得到甲板运动状态变量x_k在未来τ时刻的最优估计值的表达式为

舰载机着舰一般采用下滑道跟踪着舰。所谓下滑道跟踪着舰(舰载机等角下滑)，是在进舰着舰的最后阶段，舰载机截获合适的下滑道后，一直保持相同的下滑轨迹角、俯仰角、速度和下沉率，直至舰载机与航母飞行甲板碰撞，实现撞击式着舰。由于甲板运动的影响，舰载机下滑道跟踪着舰全过程可以分为两个阶段，一是下滑道跟踪阶段，二是甲板运动补偿阶段。舰载机一般在着舰前12.5s将甲板运动加入自动着舰控制系统中，让舰载机在跟踪下滑着舰的过程中同时跟踪甲板运动。实际下滑跟踪阶段，传统的PID控制器很难使舰载机快速地跟踪下滑道轨迹；实际甲板补偿阶段，传统的PID控制器很难使舰载机在最后的着舰阶段完全跟踪甲板运动，从而使着舰成功率低。因此，舰载机自动着舰控制方法设计对于舰载机在航母上安全着舰尤为重要，直接关系到舰载机自动着舰的成功率和安全性。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提供一种基于鲁棒预见控制的舰载机自动着舰控制方法，实现舰载机进入下滑阶段后沿下滑道轨迹跟踪着舰，能够有效抑制和消除侧向偏移，使舰载机保持侧向稳定，并在着舰前实现甲板运动预估与补偿。

技术方案：一种基于鲁棒预见控制的舰载机自动着舰控制方法，包括甲板运动预估模块、纵向控制律模块和横侧向控制律模块；首先将甲板运动送入甲板运动预估模块得到甲板运动预估信息，并在着舰前将甲板运动预估信息引入舰载机自动着舰控制系统；其中，所述甲板运动预估模块的计算方法如下：

对于已知传递函数的甲板运动，采用粒子滤波器算法设计预估器，用于预估τ时刻的甲板运动信息，得到甲板运动在未来τ时刻的最优估计值的表达式为其中Φ(k+m,k)为状态转移矩阵，k为时间，m＝τ/T_s，T_s为系统采样时间，状态转移阵A为甲板运动传递函数所对应的系数空间矩阵，为甲板运动k时刻状态估计值；根据所述分别得到τ时刻甲板纵向运动预估信息△h_d和甲板横侧向运动预估信息△y_d；

所述纵向控制律模块的计算方法如下：

飞机的纵向离散化模型∑_lon为：