舰载机复飞决策及操纵策略研究

发布时间：2017-10-14 12:26

  本文关键词：舰载机复飞决策及操纵策略研究

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【摘要】：舰载机能够克服恶劣的环境,顺利完成着舰任务,保证着舰安全,是舰载机着舰研究中的关键技术。本文从舰载机智能复飞决策系统与复飞操纵策略两个方面对此关键技术进行了研究。首先,根据飞行力学与空气动力学的相关知识,本文建立了舰载机非线性模型,分析了舰载机在着舰时的稳定性、操纵性。基于对舰载机自然特性分析,设计了动力补偿系统控制系统,克服舰载机低速进场着舰时的轨迹不可控问题,并设计了着舰导引控制律,能够有效地导引舰载机按理想轨迹下滑着舰。其次,在舰载机着舰安全飞行区域研究中,依据舰载机在航母上的落点分布和越过航母时的舰尾净高,采取仿真手段反向逆推确定着舰过程中安全飞行区域。在经典复飞准则的基础上,定义舰载机安全复飞区域。在明确安全飞行区域与安全复飞区域基础上,依据二者相对位置关系,结合舰载机着舰实际,明确复飞区域,制定复飞流程,最终建立综合复飞决策系统。针对不同着舰情况对综合复飞决策系统进行数值仿真验证,实验结果表明该复飞决策系统能够及时准确地作出复飞决策,判断出舰载机是否进入复飞区,复飞是否安全等,从而提高舰载机着舰效率和着舰安全性。再次,提出迎角保持/军用推力联合操纵策略,分别设计了PID迎角控制器与模糊迎角控制器,即在复飞操纵中引入升降舵操纵,控制迎角不变。实验结果表明这两种控制器都能有效减小复飞区,并且在复飞过程中,能更快拉起舰载机,从而提高着舰效率与着舰安全性。最后,本文设计了复飞区优化操纵策略,即将升降舵操纵参数化,使得舰载机在复飞机动过程中,满足复飞距离最短,越过航母舰尾高度最高的性能指标,并限制迎角不超过失速迎角。实验结果表明,优化升降舵操纵对复飞性有较大改进,更能有效缩小复飞区,提高着舰安全。
【关键词】：舰载机 自动着舰 复飞决策 复飞操纵
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V323;E926.392
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 缩略词11-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 研究背景13-20
• 1.1.1 舰载机着舰引导系统发展13-16
• 1.1.2 舰载机着舰环境16-18
• 1.1.3 舰载机着舰安全规范18-20
• 1.2 研究目的和意义20-21
• 1.3 本文主要研究内容与章节安排21-22
• 第二章 舰载机动力学特性分析22-38
• 2.1 舰载机全量方程22-26
• 2.1.1 常用坐标系介绍及转换22-24
• 2.1.2 舰载机动力学模型24-26
• 2.2 舰载机自然特性分析26-30
• 2.2.1 舰载机运动方程线性化26-27
• 2.2.2 舰载机着舰状态纵向自然特性分析27-29
• 2.2.3 舰载机着舰状态操纵特性分析29-30
• 2.3 舰载机自动着舰控制系统研究30-37
• 2.3.1 姿态控制系统设计30-32
• 2.3.2 迎角恒定动力补偿系统设计32-35
• 2.3.3 ACLS轨迹控制器设计35-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 舰载机复飞决策系统设计38-51
• 3.1 舰载机着舰安全飞行区设计38-41
• 3.1.1 舰载机着舰安全要求38-39
• 3.1.2 舰载机着舰安全飞行准则39
• 3.1.3 着舰安全飞行区域计算39-41
• 3.2 舰载机着舰复飞区设计41-46
• 3.2.1 舰载机复飞决策原理41-42
• 3.2.2 舰载机复飞边界准则42-43
• 3.2.3 舰载机复飞包线生成43
• 3.2.4 影响复飞包线因素分析43-46
• 3.3 舰载机着舰综合复飞决策系统设计46-50
• 3.3.1 舰载机着舰区域研究分析46-47
• 3.3.2 综合复飞决策系统构成47-48
• 3.3.3 综合复飞决策系统数值仿真分析48-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 迎角保持操纵策略对复飞区的影响分析51-60
• 4.1 基于PID控制的迎角保持/军用推力联合操纵策略研究51-53
• 4.1.1 迎角保持控制器设计51-52
• 4.1.2 迎角保持/军用推力联合操纵数值仿真分析52-53
• 4.2 基于模糊控制的迎角保持/军用推力联合操纵策略研究53-57
• 4.2.1 迎角保持模糊控制器设计53-56
• 4.2.2 迎角保持模糊控制/军用推力联合操纵数值仿真分析56-57
• 4.3 不同控制器比较分析57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 复飞区优化操纵策略研究60-65
• 5.1 升降舵参数优化操纵/军用推力联合操纵策略研究60-63
• 5.1.1 复飞区优化准则60
• 5.1.2 复飞区优化方法60-63
• 5.2 不同操纵策略比较分析63-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 总结和展望65-67
• 6.1 本文工作总结65
• 6.2 后续研究工作展望65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 在学期间发表的学术论文71

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本文编号：1031065