[发明专利]舰载机着舰控制半物理仿真系统及方法

说明书

本发明涉及舰载机着舰控制半物理仿真系统及方法，系统包括仿真计算机、控制器硬件和视景仿真平台；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；仿真计算机将鲁棒控制算法C代码编译至控制器硬件，通过控制器硬件进行舰载机着舰鲁棒控制物理仿真验证；视景仿真平台通过TCP/IP网络通讯协议与仿真计算机进行数据交换，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。本发明的舰载机着舰控制半物理仿真系统及方法，设计着舰鲁棒控制律，并通过仿真验证与三维场景演示分析整个着舰过程。

技术领域

本发明涉及飞行控制技术领域，具体设计一种舰载机着舰控制半物理仿真系统及方法。

背景技术

舰载机着舰的控制器设计与研究是当前研究的热点话题。在以往的着舰控制研究中，通常只是针对线性模型或非线性模型，设计着舰的线性或非线性控制器，并进行数字仿真验证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种舰载机着舰控制半物理仿真系统及方法，设计着舰鲁棒控制律，并通过仿真验证与三维场景演示分析整个着舰过程。

为了达到上述的目的，本发明提供一种舰载机着舰控制半物理仿真系统，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。

上述舰载机着舰控制半物理仿真系统，其中，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。

上述舰载机着舰控制半物理仿真系统，其中，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。

上述舰载机着舰控制半物理仿真系统，其中，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。

本发明提供的另一技术方案是一种舰载机着舰控制半物理仿真方法，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；