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文檔簡(jiǎn)介
1、航空母艦已有80多年的發(fā)展歷史,特別是在近年來的幾次現(xiàn)代化局部戰(zhàn)爭(zhēng)中,航空母艦及艦載飛機(jī)成為取得戰(zhàn)爭(zhēng)勝利的關(guān)鍵手段。艦載機(jī)作為航母的主要攻擊力量,在其飛行的各個(gè)階段中,安全著艦是最困難的任務(wù)之一。艦載機(jī)的著艦環(huán)境十分惡劣。有限的著陸空間,艦體的運(yùn)動(dòng),艦尾氣流的擾動(dòng),飛機(jī)模型不確定性等等因素都不利于飛機(jī)的安全著艦。
為了加強(qiáng)艦載機(jī)著艦的安全性,減輕飛機(jī)駕駛員的負(fù)擔(dān),艦載機(jī)自動(dòng)著艦系統(tǒng)(ACLS)便應(yīng)運(yùn)而生。ACLS的目的是幫助飛
2、行員駕駛飛機(jī)在較惡劣的條件下著艦。因此,ACLS系統(tǒng)的抗擾動(dòng)性能及魯棒穩(wěn)定性就顯得尤為重要。而目前應(yīng)用于ACLS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法對(duì)于較強(qiáng)擾動(dòng)的環(huán)境下效果都不是特別理想,為了達(dá)到理想的著艦效果,就要求ACLS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法具有上述優(yōu)良性能。
本文采用的設(shè)計(jì)方法為L(zhǎng)QG/LTR方法。LQG方法,即線性二次型高斯方法,是用來處理有隨機(jī)噪聲干擾或模型狀態(tài)無(wú)法直接測(cè)量的情況下的狀態(tài)反饋?zhàn)顑?yōu)化設(shè)計(jì)方法。其本質(zhì)是附帶卡爾曼濾波器的最優(yōu)二次型控
3、制器。為了加強(qiáng)其魯棒性,Doyle和Stein提出了一種線性多變量控制設(shè)計(jì)方法,稱為線性二次高斯恢復(fù)(LQG/LTR)方法。該方法的實(shí)質(zhì)是先設(shè)定一滿足頻域各性能指標(biāo)及魯棒性要求的目標(biāo)回路,隨后設(shè)計(jì)一個(gè)基于模型的補(bǔ)償器,在輸入端或輸出端恢復(fù)目標(biāo)回路的各項(xiàng)特性。
本文的主要工作是將LQG/LTR方法應(yīng)用到艦載飛機(jī)的自動(dòng)著艦系統(tǒng)中。為此,本文首先概述了航空母艦和艦載機(jī)的發(fā)展歷史,艦載機(jī)的起飛和著陸以及ACLS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,隨后依次
4、討論了艦載機(jī)的著艦環(huán)境,即航母的運(yùn)動(dòng)和艦尾流的模型、艦載飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型以及LQG/LTR方法的發(fā)展歷史及設(shè)計(jì)方法。最后設(shè)計(jì)了基于LQG/LTR方法的ACLS系統(tǒng)并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
仿真結(jié)果表明,運(yùn)用LQG/LTR方法設(shè)計(jì)的自動(dòng)著艦系統(tǒng)魯棒性能優(yōu)良,在多重?cái)_動(dòng)存在的著艦環(huán)境中可以引導(dǎo)艦載機(jī)準(zhǔn)確著艦,且著艦誤差很小。為了進(jìn)一步測(cè)試系統(tǒng)魯棒性能,本文進(jìn)行了10組不同擾動(dòng)形式下的著艦仿真,并進(jìn)行了誤差統(tǒng)計(jì),結(jié)果同樣良好。
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