基于模糊控制器的自動(dòng)著艦控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-24 20:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 海平面高度，176。，176。在此狀態(tài)下，其狀態(tài)方程為： （21）狀態(tài)變量 x=(u/v0,α,θ,q,h/ v0)T控制變量 u=(δS,δLEF,δPL)T輸出變量 y=(h,γ,nz,v0,α,u,θ,q)T式中，v0為飛機(jī)著艦過程的飛行速度，m/s；u為受干擾的航跡角速度的變化，m/s；α為擾動(dòng)迎角，rad；θ為擾動(dòng)俯仰角，rad；q為擾動(dòng)俯仰角速度，rad/s；h為擾動(dòng)高度變化量，m；δs為升降舵偏轉(zhuǎn)角，rad；δLEF為副翼偏轉(zhuǎn)角，rad/s；δPL為油門桿位置偏轉(zhuǎn)角，rad；γ為擾動(dòng)航跡角，rad；nz為擾動(dòng)縱向過載，m/s2。狀態(tài)矩陣A、B、C、D分別為：A=B=C= D= 自動(dòng)駕駛儀 控制增強(qiáng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示的內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)中，將飛機(jī)的俯仰角速度引入反饋回路，通過滯后一超前濾波器補(bǔ)償控制回路中由于測(cè)量設(shè)備和高階控制環(huán)節(jié)造成的附加滯后。比例一積分控制器是各種控制回路中較常用的控制器，它可以加快系統(tǒng)的指令響應(yīng)并消除穩(wěn)態(tài)誤差。前向通道中的濾波器則是用來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行濾波，避免使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)入艦載機(jī)結(jié)構(gòu)固有頻率范圍，產(chǎn)生振蕩情況。其平穩(wěn)作動(dòng)器的傳遞函數(shù)為 G(s)= (22)陷波濾波器傳遞函數(shù)為 G(s)= (23)滯后濾波器的傳遞函數(shù)為 Glag(s)= (24)自動(dòng)駕駛儀的反饋控制率（不包括內(nèi)環(huán)控制增強(qiáng)系統(tǒng)的前向通道的傳遞函數(shù)）為δs(s)=*[K(s)Kh(s)K(s)]*q(s) (25)其中，K=1/V0，Kh=，K=1三個(gè)系數(shù)分別對(duì)應(yīng)高度指令變化率、實(shí)際高度變化率，二階高度微分。 APCSAPCS（Automatic Power Compensator System）稱為進(jìn)場(chǎng)補(bǔ)償控制系統(tǒng)，屬于飛機(jī)上動(dòng)力調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的一個(gè)部分，主要用來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)時(shí)的速度和高度，它的功能是自動(dòng)調(diào)節(jié)油門，控制飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)速度以保持其為恒定值。即實(shí)現(xiàn)油門桿與升降舵的耦合控制。實(shí)際使用的APCS系統(tǒng)因飛機(jī)的類型而異。為盡快消除迎角與基準(zhǔn)迎角間的偏差，迎角反饋通道中都包含積分環(huán)節(jié)，因?yàn)楸疚闹豢紤]縱向運(yùn)動(dòng)，反饋參數(shù)只取迎角和縱向過載。在Matlab/Simulink中建立APCS及外環(huán)控制模塊仿真。APCS油門桿的控制規(guī)律 δpl=Knznz+Kαα+Kδsδs (26)其中Knz=200/g，Kα=573，Kδs=飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)油門桿偏角的動(dòng)態(tài)特性為G(s)= (27) DMCDMC（Deck Movement Compensation）稱為甲板運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，是在補(bǔ)償甲板運(yùn)動(dòng)引起理想著艦點(diǎn)變化，這就需要先說(shuō)明甲板運(yùn)動(dòng)對(duì)理想著艦點(diǎn)的變化，研究縱向運(yùn)動(dòng)時(shí)只需考慮甲板的縱擺和垂蕩運(yùn)動(dòng)，仿真時(shí)是通過有限帶寬噪聲通過一個(gè)線性傳遞函數(shù)來(lái)模擬，再經(jīng)過艦船的幾何關(guān)系轉(zhuǎn)化為理想著艦點(diǎn)的變化，計(jì)算公式為 Gθ(s)= (28) Gh(s)= (29) HD= (210)式(28)為縱搖傳遞函數(shù)，式(29)微垂蕩傳遞函數(shù)，式(210)的HD為縱向甲板運(yùn)動(dòng)，XF為期望降落點(diǎn)至艦尾的距離，Zs及θs為艦的沉浮和俯仰運(yùn)動(dòng)。甲板運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膫鬟f函數(shù)為 G(s)= (211) 自動(dòng)著艦系統(tǒng)的仿真通過前面的分析論述，本節(jié)就由解得的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真模塊的搭建。 高度指令輸入艦載機(jī)理想下滑軌跡是一條直線，在下滑階段中艦載機(jī)保持迎角、速度不變，亦即高度相對(duì)于時(shí)間的變化也是一條直線。假定艦載機(jī)從114m的高度開始進(jìn)入下滑入口，模擬初始化條件為：有限帶寬白噪聲的隨機(jī)種子為35341。在著艦前大部分時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)按照未考慮甲板運(yùn)動(dòng)的理想著艦軌跡飛行，但飛機(jī)欲在航母上成功降落，必須在著艦前最后十幾秒（）將甲板運(yùn)動(dòng)信息引入自動(dòng)著艦系統(tǒng)，以控制飛機(jī)的飛行軌跡跟隨甲板運(yùn)動(dòng)的變化，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確著艦?？紤]甲板運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償（DMC）。圖中直線表示理想下滑軌跡，曲線表示考慮甲板運(yùn)動(dòng)的著艦軌跡。 甲板運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)仿真模塊 考慮甲板運(yùn)動(dòng)的著艦軌跡高度變化。模塊DMC表達(dá)式(211)的傳遞函數(shù)，最后輸出帶甲板運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)母叨溶壽E變化。 甲板運(yùn)動(dòng)引起的高度誤差模塊，TF和TF1分別表示式(28)和式(29)的
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