非线性移动路径跟踪及着舰控制应用
2021-02-05毕道明黄辉范静周海彤关智元郑泽伟
北京航空航天大学学报 2021年1期
毕道明,黄辉,范静,周海彤,关智元,郑泽伟,*
(1.国防科技大学 空天科学学院,长沙410073; 2.沈阳飞机设计研究所,沈阳110035;3.北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院,北京100083;4.北京航空航天大学 航空科学与工程学院,北京100083)
航母不仅是一个国家工业水平的象征,也是海军现代化的象征,航母战斗力集中体现在所装载的舰载机上。着舰控制问题是航母/舰载机领域的关键问题。由于舰载机着舰受到甲板长度及舰尾流等因素影响,使其难度远高于陆基飞机,早期只有在白天理想环境下才能实现安全有效着舰。针对美国海军在1964年间进行的25万次固定翼飞机着舰情况进行统计数据显示,舰载机夜间事故率约0.1%,且舰载机起飞降落时间仅占其执行任务周期的4%,而着舰阶段的事故率却高达44.4%[1]。综上可知,在恶劣的环境下,舰载机着舰任务对飞行员是极大挑战,因此急需研究安全有效的自主着舰系统。
舰载机着舰下滑道随航母运动而时刻变化,为确保舰载机着舰过程中精确地跟踪下滑轨迹,需要设计鲁棒性强,准确度高及跟踪快速的控制方法。通常将着舰过程抽象为路径跟踪问题,即控制舰载机以给定速度在期望路径上运动[2]。经典路径跟踪控制方法包括L1跟踪法[3]、追踪法[4]、向 量 场 跟 踪 法[5]以 及 视 线(LOS)制 导 方法[6]等。国内学者在该方向也取得不少成果。李英杰等[7]提出基于线性矩阵不等式的舰载机纵向着舰H∞控制,实验表明具有良好的高度跟踪能力,着舰跟踪精度较高。……
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