舰载机故障状态下着舰容错控制策略研究

发布时间：2021-04-30 08:03

　　自舰载机出现以来,着舰控制始终是最重要的研究内容。由于着舰的环境非常复杂,会使舰载机系统具有非线性耦合、多干扰、不确定等特点。在有限的时间和空间的着舰过程中调整舰载机性能,来保证其降落在极小的安全区域内,对舰载机的控制系统提出了很高的要求。舰载机常规无故障状况下,现行的自动着舰系统可以保证舰载机着舰安全,但在发动机故障、水平尾翼故障等情况下,舰载机控制性能会受到不可预料的影响,甚至酿成严重事故。因此,研究故障状态下舰载机着舰问题,提高控制系统的可靠性具有长远意义。本文围绕该课题,展开全面研究,运用基于先进非线性控制理论来解决舰载机故障着舰的容错控制问题。首先,分析了舰载机飞行状态下的受力和力矩情况,建立了非线性六自由度模型,能更全面、真实地反应舰载机着舰过程中的运动本质和飞行特性,具有代表意义,同时建立了着舰环境的相关模型。依据飞行控制系统的组成,给出了可能发生的三种故障类型:执行器故障、传感器故障及结构性故障,同时给出了各种故障类型的数学模型表达式。综上,建立舰载机故障着舰模型。介绍舰载机纵向着舰系统的三个控制回路以及美国海军的安全着舰性能指标要求,为后续故障着舰提供参考和研究平台。... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 课题研究的背景、目的和意义
    1.3 舰载机着舰技术发展现状与难题
        1.3.1 舰载机着舰技术发展现状
        1.3.2 舰载机故障着舰技术研究难点
    1.4 容错控制发展历史及研究现状
        1.4.1 容错控制的发展历史
        1.4.2 容错控制的研究现状
        1.4.3 容错控制在飞控系统中的应用
    1.5 本课题的主要研究内容
第2章 舰载机故障着舰系统建模及分析
    2.1 引言
    2.2 舰载机着舰综合模型建立
        2.2.1 舰载机非线性模型
        2.2.2 舰尾流模型
        2.2.3 航空母舰运动模型
    2.3 舰载机系统故障模型分析
        2.3.1 执行器故障
        2.3.2 结构性故障
        2.3.3 传感器故障
        2.3.4 舰载机故障模型
    2.4 舰载机着舰纵向控制系统及安全指标
    2.5 本章小结
第3章 基于RBF神经网络和滑模方法的着舰容错控制策略研究
    3.1 引言
    3.2 基于非线性动态逆滑模的控制器设计
        3.2.1 非线性动态逆理论基础
        3.2.2 滑模控制器设计
        3.2.3 基于非线性动态逆的滑模控制器设计
    3.3 基于自适应径向基神经网控制器的设计
        3.3.1 径向基神经网络模型理论基础
        3.3.2 基于自适应径向基神经网络控制器设计
    3.4 舰载机着舰纵向容错控制系统设计
        3.4.1 基于RBF神经网络的滑模容错控制设计
        3.4.2 舰载机着舰纵向容错控制系统设计
    3.5 仿真结果
        3.5.1 基于非线性动态逆滑模的常规着舰仿真结果
        3.5.2 加法故障仿真结果
    3.6 本章小结
第4章 基于自适应滑模的着舰容错控制策略研究
    4.1 引言
    4.2 自适应控制方法理论基础
        4.2.1 自适应控制理论分析
        4.2.2 基于Lyapunov稳定性理论的自适应控制器设计
    4.3 舰载机着舰纵向容错控制系统设计
        4.3.1 基于自适应滑模的容错控制器设计
        4.3.2 舰载机着舰纵向容错控制系统设计
    4.4 仿真结果
        4.4.1 常值型故障仿真结果
        4.4.2 时变型故障仿真结果
    4.5 本章小结
第5章 基于扩张观测器滑模的着舰容错控制策略研究
    5.1 引言
    5.2 扩张观测器理论基础
        5.2.1 扩张观测器分析
        5.2.2 扩张观测器的设计过程简介
        5.2.3 线性扩张观测器的稳定性
    5.3 舰载机着舰纵向容错控制系统设计
        5.3.1 基于扩张观测器滑模的容错控制器设计
        5.3.2 抗饱和的舰载机着舰纵向容错控制系统设计
    5.4 仿真结果
    5.5 本章小结
结论
参考文献
博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[5]舰载机着舰控制技术研究[D]. 史青海.哈尔滨工程大学 2007
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本文编号：3169143