艦載機全自動著艦引導(dǎo)飛控系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、隨著我國國防事業(yè)的跨越式發(fā)展,有關(guān)航母/艦載機技術(shù)的研究工作也緊鑼密鼓地展開。由于艦載機著艦環(huán)境復(fù)雜、影響因素眾多,著艦安全始終是航母/艦載機系統(tǒng)的一項技術(shù)難點和瓶頸。目前世界上最先進的著艦方式——全自動著艦,能夠排除人為因素的干擾,依靠精確有效的自動控制系統(tǒng)來提高艦載機著艦精度和成功率。艦載機引導(dǎo)飛控系統(tǒng)是全自動著艦系統(tǒng)ACLS的核心部分,也是全自動著艦的基本保障,其功能是根據(jù)指令輸入以及環(huán)境變化自動調(diào)整艦載機的姿態(tài)和航跡。本文將自動

2、控制理論、現(xiàn)代智能控制理論、飛行原理以及流體力學(xué)等多方面理論及技術(shù)有機結(jié)合,以F/A-18艦載機為例,從控制學(xué)的角度研究和設(shè)計了全自動引導(dǎo)的飛控系統(tǒng),并利用MATLAB/Simulink軟件分別進行了平靜大氣和艦尾氣流場干擾兩種環(huán)境下的仿真實驗。
　　首先通過對艦載機受力情況和運動狀態(tài)的分析,建立了F/A-18艦載機的六自由度全量模型;經(jīng)過解耦、線性化和標(biāo)準(zhǔn)化等一系列處理,得到了F/A-18艦載機的縱向小擾動模型?；谠撃Ｐ蛯/

3、A-18艦載機的模態(tài)特性和響應(yīng)特性進行了研究,分析了導(dǎo)致艦載機開環(huán)時不穩(wěn)定的因素,從而確定引導(dǎo)飛控系統(tǒng)的控制量和反饋量。根據(jù)ACLS設(shè)計準(zhǔn)則和飛行品質(zhì)規(guī)范的要求設(shè)計了F/A-18艦載機的俯仰角指令飛控系統(tǒng),包括自動駕駛儀和進場動力補償系統(tǒng)的設(shè)計以及二者的交聯(lián),實現(xiàn)了俯仰角指令對F/A-18艦載機姿態(tài)的自動控制。接下來以自動飛控系統(tǒng)為內(nèi)環(huán),運用模糊PID技術(shù)設(shè)計了F/A-18艦載機的引導(dǎo)控制系統(tǒng),實現(xiàn)了對艦載機航跡的自動控制。最后建立了艦

4、尾氣流場的時域模型,并將其對艦載機著艦產(chǎn)生的影響作為控制項引入引導(dǎo)飛控系統(tǒng),考察了系統(tǒng)的抑風(fēng)擾動能力。
　　MATLAB/Simulink環(huán)境下的仿真結(jié)果顯示,將俯仰角指令的自動飛控系統(tǒng)引入F/A-18艦載機后,艦載機的穩(wěn)定性能大幅提升,能夠在較短時間內(nèi)完成艦載機姿態(tài)的自動控制,且抗擾性能良好。基于模糊PID的引導(dǎo)控制系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了F/A-18艦載機的航跡控制,還具有參數(shù)在線自整定功能,能夠滿足復(fù)雜多變的著艦需求。同時艦載機全自動