[发明专利]舰载机着舰控制半物理仿真系统及方法

权利要求书

1.舰载机着舰控制半物理仿真系统，其特征在于，包括仿真计算机、控制器硬件和视景仿真平台；

所述仿真计算机用于舰载机、舰载机着舰环境数字仿真，生成鲁棒控制算法进行舰载机着舰鲁棒控制数字仿真；

所述控制器硬件通过串口与所述仿真计算机连接，所述仿真计算机将鲁棒控制算法C代码编译至所述控制器硬件，通过所述控制器硬件进行舰载机着舰鲁棒控制物理仿真验证；

所述视景仿真平台通过TCP/IP网络通讯协议与所述仿真计算机进行数据交换，所述视景仿真平台通过三维场景演示舰载机着舰鲁棒控制全过程，实现舰载机着舰鲁棒控制可视化视景仿真。

2.如权利要求1所述的舰载机着舰控制半物理仿真系统，其特征在于，所述鲁棒控制算法包括纵向鲁棒算法和侧向鲁棒算法；纵向鲁棒算法采用Hdot反馈方法，即在纵向高度稳定回路引入高度微分信号；侧向鲁棒算法通过副翼控制滚转转弯以修正侧向偏离，方向舵只起阻尼和协调作用，侧向鲁棒算法采用ydot反馈方法，即在侧向稳定回路引入侧向偏离微分信号。

3.如权利要求1所述的舰载机着舰控制半物理仿真系统，其特征在于，所述鲁棒控制算法具体为：

纵向：

式中，k_p、k_i、k_H、为控制器参数，θ_c为俯仰角指令，Hc为高度指令，θ为俯仰角信号，H为高度信号，为高度微分信号，为俯仰角微分信号；

侧向：副翼通道控制律：

方向舵通道控制律：

式中，k_φ、k_ψ、k_y、为控制器参数，φ_c为滚转角指令，ψ_c为偏航角指令，y_c为侧向偏离指令，为侧向偏离微分信号，φ为滚转角信号，ψ为偏航角信号，y为侧向偏离信号，为滚转角微分信号，为偏航角微分信号。

4.如权利要求1所述的舰载机着舰控制半物理仿真系统，其特征在于，所述舰载机数字仿真通过舰载机运动学/动力学模型、传感器模型、作动器模型实现；舰载机着舰环境包括舰尾流环境和甲板运动，所述舰载机着舰环境数字仿真通过舰尾流模型、甲板运动模型实现。

5.舰载机着舰控制半物理仿真方法，其特征在于，包括：

1)建立舰载机数学模型；

2)建立舰载机着舰环境数学模型；

3)利用等效鲁棒飞控技术设计舰载机着舰控制算法，进行舰载机着舰鲁棒控制数字仿真；

所述舰载机着舰控制算法，纵向采用Hdot反馈方法，即在纵向高度稳定回路引入高度微分信号；侧向用ydot反馈方法，通过副翼控制滚转转弯以修正侧向偏离，方向舵只起阻尼和协调作用，即在侧向稳定回路引入侧向偏离微分信号；

4)舰载机着舰控制算法C代码编译至控制器硬件，进行舰载机着舰鲁棒控制物理仿真验证；

5)舰载机着舰鲁棒控制三维可视化视景仿真。

6.如权利要求5所述的舰载机着舰控制半物理仿真方法，其特征在于，所述步骤1)和步骤2)中，仿真计算机利用Matlab中的Simulink模块库和M文件建立舰载机数学模型和舰载机着舰环境数学模型；所述舰载机数学模型包括舰载机运动学/动力学模型、传感器模型和作动器模型；所述舰载机着舰环境数学模型包括舰尾流模型、甲板运动模型。

7.如权利要求6所述的舰载机着舰控制半物理仿真方法，其特征在于，所述仿真计算机综合舰载机数学模型、舰载机着舰环境数学模型和舰载机着舰控制算法进行舰载机着舰鲁棒控制数字仿真。

8.如权利要求6所述的舰载机着舰控制半物理仿真方法，其特征在于，舰载机着舰控制算法C代码编译：在MATLAB/Simulin环境下生成舰载机着舰控制算法后，利用基于Simulink的代码自动生成环境RTW，直接从Simulink模块中产生优化的、可移植的和个性化的嵌入式C代码。