摘要
舰载机着舰过程中存在如下控制问题：低动压稳定飞行控制问题、甲板跟踪及舰尾流抑制问题、着舰阶段操纵耦合问题。为解决舰载机着舰阶段控制问题，参考美国“魔毯”控制系统并分析其关键技术机理，设计了飞行轨迹速率控制模式以及飞行轨迹增量控制模式的控制系统。 首先对舰载机和着舰环境进行非线性建模，并对舰载机动态特性进行分析。针对着舰阶段设计了常规着舰控制系统，并引入舰尾流和甲板运动扰动进行仿真分析。仿真结果显示常规着舰控制系统抑制舰尾流和跟踪甲板运动的效果并不理想。因此引入“魔毯”着舰技术，并对“魔毯”的四个关键技术进行了分析，包括综合直接升力、飞行轨迹速率控制模式、飞行轨迹增量控制模式以及改进的平视显示器。 其次，对“魔毯”的关键控制技术进行设计。为提高着舰控制器对气流扰动的抑制能力和轨迹跟踪能力，针对舰载机着舰阶段设计了飞行轨迹速率控制模式以及飞行轨迹增量控制模式。飞行轨迹速率控制模式的设计采用直接升力与轨迹角保持相结合，由直接升力操纵面直接控制轨迹角速率，该控制结构可以大幅提高轨迹响应带宽。飞行轨迹增量控制模式是在飞行轨迹速率控制的基础上，添加了轨迹增量控制，提高了飞行员的控制层级。分别对飞行轨迹速率控制模式和飞行轨迹增量控制模式进行仿真，结果表明这两种控制模式较常规控制策略具有良好地舰尾流抑制能力和甲板跟踪能力，轨迹跟踪响应较快。 最后针对控制器中经典PID存在快速性与超调性的冲突，采用自抗扰代替PID进行飞行轨迹速率控制模式以及飞行轨迹增量控制模式的设计。基于自抗扰的控制器可以很好地解决快速性与超调性的矛盾，且可以自动对干扰进行观测并加以补偿，有利于舰载机快速安全地着舰。
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