[發明專利]艦載機著艦控制半物理仿真系統及方法

在審

• 申請號: 202110293313.0
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112947121A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 張楊;周益;錢國紅
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍92728部隊
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

本發明涉及艦載機著艦控制半物理仿真系統及方法，系統包括仿真計算機、控制器硬件和視景仿真平臺；仿真計算機用于艦載機、艦載機著艦環境數字仿真，生成魯棒控制算法進行艦載機著艦魯棒控制數字仿真；仿真計算機將魯棒控制算法C代碼編譯至控制器硬件，通過控制器硬件進行艦載機著艦魯棒控制物理仿真驗證；視景仿真平臺通過TCP/IP網絡通訊協議與仿真計算機進行數據交換，視景仿真平臺通過三維場景演示艦載機著艦魯棒控制全過程，實現艦載機著艦魯棒控制可視化視景仿真。本發明的艦載機著艦控制半物理仿真系統及方法，設計著艦魯棒控制律，并通過仿真驗證與三維場景演示分析整個著艦過程。

技術領域

本發明涉及飛行控制技術領域，具體設計一種艦載機著艦控制半物理仿真系統及方法。

背景技術

艦載機著艦的控制器設計與研究是當前研究的熱點話題。在以往的著艦控制研究中，通常只是針對線性模型或非線性模型，設計著艦的線性或非線性控制器，并進行數字仿真驗證。

發明內容

本發明的目的在于提供一種艦載機著艦控制半物理仿真系統及方法，設計著艦魯棒控制律，并通過仿真驗證與三維場景演示分析整個著艦過程。

為了達到上述的目的，本發明提供一種艦載機著艦控制半物理仿真系統，包括仿真計算機、控制器硬件和視景仿真平臺；所述仿真計算機用于艦載機、艦載機著艦環境數字仿真，生成魯棒控制算法進行艦載機著艦魯棒控制數字仿真；所述控制器硬件通過串口與所述仿真計算機連接，所述仿真計算機將魯棒控制算法C代碼編譯至所述控制器硬件，通過所述控制器硬件進行艦載機著艦魯棒控制物理仿真驗證；所述視景仿真平臺通過TCP/IP網絡通訊協議與所述仿真計算機進行數據交換，所述視景仿真平臺通過三維場景演示艦載機著艦魯棒控制全過程，實現艦載機著艦魯棒控制可視化視景仿真。

上述艦載機著艦控制半物理仿真系統，其中，所述魯棒控制算法包括縱向魯棒算法和側向魯棒算法；縱向魯棒算法采用Hdot反饋方法，即在縱向高度穩定回路引入高度微分信號；側向魯棒算法通過副翼控制滾轉轉彎以修正側向偏離，方向舵只起阻尼和協調作用，側向魯棒算法采用ydot反饋方法，即在側向穩定回路引入側向偏離微分信號。

上述艦載機著艦控制半物理仿真系統，其中，所述魯棒控制算法具體為：

縱向：

式中，k_p、k_i、k_H、為控制器參數，θ_c為俯仰角指令，Hc為高度指令，θ為俯仰角信號，H為高度信號，為高度微分信號，為俯仰角微分信號；

側向：副翼通道控制律：

方向舵通道控制律：

式中，k_φ、k_ψ、k_y、為控制器參數，φ_c為滾轉角指令，ψ_c為偏航角指令，y_c為側向偏離指令，為側向偏離微分信號，φ為滾轉角信號，ψ為偏航角信號，y為側向偏離信號，為滾轉角微分信號，為偏航角微分信號。

上述艦載機著艦控制半物理仿真系統，其中，所述艦載機數字仿真通過艦載機運動學/動力學模型、傳感器模型、作動器模型實現；艦載機著艦環境包括艦尾流環境和甲板運動，所述艦載機著艦環境數字仿真通過艦尾流模型、甲板運動模型實現。

本發明提供的另一技術方案是一種艦載機著艦控制半物理仿真方法，包括：

1)建立艦載機數學模型；

2)建立艦載機著艦環境數學模型；

3)利用等效魯棒飛控技術設計艦載機著艦控制算法，進行艦載機著艦魯棒控制數字仿真；