[发明专利]一种基于前馈和反馈复合控制的航母舰载机着舰的舰艉流抑制方法

说明书

本发明公开一种基于前馈和反馈复合控制的航母舰载机着舰的舰艉流抑制方法，将舰艉流作为飞行控制系统的干扰量，根据测得的甲板风信息和舰艉流模型及飞机的迎角、侧滑角变化，设计了雄鸡艉流的前馈控制方法、纵向舰艉流的前馈控制方法及侧向舰艉流的前馈控制方法分别对雄鸡艉流、纵向舰艉流和侧向舰艉流进行抑制；再结合反馈控制的方法对舰艉流进行进一步抑制，根据舰艉流对着舰轨迹的影响分别设计纵向航迹反馈回路和横向航迹反馈回路，纵向航迹反馈回路以飞行高度和下沉率作为反馈量，横向航迹反馈回路以飞机横向偏移和横向移动速率作为反馈量，且在反馈控制系统中加入保持迎角恒定的动力补偿系统，使飞机在着舰过程中始终保持设定的迎角。本发明有利于提高舰载机着舰的成功率。

技术领域

本发明涉及一种航母舰载机着舰的舰艉流抑制方法，用于抑制舰艉流对舰载机着舰轨迹的影响，以提高着舰成功率，具体涉及一种基于前馈和反馈复合控制的航母舰载机着舰的舰艉流抑制方法。

背景技术

高速舰载机着舰是一种精度要求极高的相对导航问题，由于航空母舰与舰载机间的相对速度较大，且二者运动在不同的介质中，具有不同的运动轨迹，加之要求沿指定方向在指定点“汇合”，因此舰载机着舰的难度大，风险高。此外，由甲板风产生的舰艉流也会对舰载机着舰产生很大的影响，单就舰艉流中的雄鸡艉流而言，如果舰载机飞行员不采取措施，就可能造成舰载机约2米的垂直着舰偏差和约39米的水平位置偏差，从而可能导致撞舰、坠海的严重事故。因此，舰艉流抑制技术是提高航母舰载机着舰安全性的关键技术之一。

目前对于航母舰载机着舰的舰艉流抑制技术的研究大多是针对飞控系统的优化，一是没有考虑舰艉流本身的特性及其对着舰轨迹的影响，抑制效果并不理想；二是飞控系统是基于反馈控制的，在时间上存在一定的滞后性，可能导致舰载机在着舰最后时刻出现位置偏差不满足着舰要求的情况，而此时留给飞行员的操纵时间很短，可能反应不及，因此对飞行员造成较沉重的心理负担，增大着舰事故发生的概率。针对上述问题，本发明提出了结合前馈控制和反馈控制来抑制舰艉流影响的方法，以提高着舰的安全性及成功率。

发明内容

本发明提出一种基于前馈和反馈复合控制的航母舰载机着舰的舰艉流抑制方法，将前馈控制和反馈控制相结合，有效抑制舰艉流对舰载机着舰轨迹的影响，提高着舰的安全性及成功率。

本发明的技术解决方案：一种基于前馈和反馈复合控制的航母舰载机着舰的舰艉流抑制方法，将舰艉流作为飞行控制系统的干扰量，根据测得的甲板风信息和舰艉流模型及飞机的迎角、侧滑角变化，设计了雄鸡艉流的前馈控制方法、纵向舰艉流的前馈控制方法及侧向舰艉流的前馈控制方法分别对雄鸡艉流、纵向舰艉流和侧向舰艉流进行抑制；再结合反馈控制的方法对舰艉流进行进一步抑制，根据舰艉流对着舰轨迹的影响分别设计纵向航迹反馈回路和横向航迹反馈回路，纵向航迹反馈回路以飞行高度和下沉率作为反馈量，横向航迹反馈回路以飞机横向偏移和横向移动速率作为反馈量，且在反馈控制系统中加入保持迎角恒定的动力补偿系统，使飞机在着舰过程中始终保持设定的迎角。

所述雄鸡艉流的前馈抑制方法为：所述雄鸡艉流是舰艉流各分量中对着舰高度偏差影响最大的部分，首先设计雄鸡艉流的前馈控制函数对雄鸡艉流进行抑制，大部分雄鸡艉流信息通过甲板风测量及舰艉流模型获得，根据扰动补偿原理，前馈函数G_b(s)满足如下关系式：

G_b(s)G_v(s)G₀(s)+G_f(s)＝0 (1)

式(1)中G_f(s)为干扰对飞机高度偏差影响的传递函数，G_v(s)G₀(s)为飞机模型传递函数。