[发明专利]参数不确定情况下基于鲁棒预见控制的舰载机自动着舰系统

说明书

本发明公开一种参数不确定情况下基于鲁棒预见控制的舰载机自动着舰系统，包括着舰指令生成模块、制导控制一体化模块和舰载飞机模型，所述着舰指令生成模块包括基于时间序列AR模型的甲板运动预估模块和下滑轨迹生成模块；所述制导控制一体化模块包括纵向鲁棒预见控制器和横侧向鲁棒预见控制器；所述着舰指令生成模块生成高度指令H_c和侧偏指令Y_c，经制导控制一体化模块生成升降舵偏角增量Δδ_e、油门增量Δδ_T、副翼偏角增量Δδ_a和方向舵偏角增量Δδ_r，舰载飞机接受指令信息并输出飞行姿态和位置信息。本发明保证了整个舰载机自动着舰系统良好的跟踪性和鲁棒性。

技术领域

本发明属于自动着舰技术、引导技术领域，具体涉及一种参数不确定情况下基于鲁棒预见控制的舰载机自动着舰系统。

背景技术

自动着舰系统对于舰载飞机实现海上作战任务十分重要。自动着舰问题可以表述为，具备非线性、多变量耦合、参数不确定性特性的舰载飞机精准地跟踪下滑道基准轨迹，在复杂海况及舰船运动导致的舰尾流扰动下最终完成着舰。

舰载机自动着舰系统包括着舰指令生成模块、制导控制一体化模块和舰载飞机模型。测得的甲板运动信息经数据处理，使测量信息中消去舰运动影响，获得飞机在惯性空间坐标系中的精确位置。与基准下滑轨迹进行比较，由此产生两种指令信息：轨迹误差指令信息和飞行控制系统指令信息，引导和控制飞机沿下滑道飞行。

传统自动着舰系统大多采用PID(proportion、integral、derivative)控制器，PID控制策略十分成熟、易于实施但并不能总是满足复杂海况下的高精度需求。因此，考虑将先进控制方法应用于舰载机自动着舰系统，以提高舰载机自动着舰的成功率和安全性。

发明内容

发明目的：本发明提供一种参数不确定情况下基于鲁棒预见控制的舰载机自动着舰系统，使得具备非线性、多变量耦合、参数不确定性特性的舰载飞机能够精准地跟踪下滑道基准轨迹。

技术方案：本发明所述的一种参数不确定情况下基于鲁棒预见控制的舰载机自动着舰系统，包括着舰指令生成模块、制导控制一体化模块和舰载飞机模型；所述着舰指令生成模块包括基于时间序列AR模型的甲板运动预估模块和下滑轨迹生成模块；所述制导控制一体化模块包括纵向鲁棒预见控制器和横侧向鲁棒预见控制器；所述着舰指令生成模块生成高度指令H_c和侧偏指令Y_c，经制导控制一体化模块生成升降舵偏角增量Δδ_e、油门增量Δδ_T、副翼偏角增量Δδ_a和方向舵偏角增量Δδ_r，舰载飞机接受指令信息并输出飞行姿态和位置信息。

进一步地，所述基于时间序列AR模型的甲板运动预估模块将甲板运动的预估信息加入到自动着舰引导系统引导律中，用于预估舰船运动未来第l步的值：

其中，x为已知的舰船运动状态，为预估的舰船运动状态，p为预估模型的阶数，{a_i,i＝1,2,...,p}为利用N个数据建模所估计出的模型中的系数，l为预估步数。

进一步地，所述纵向鲁棒预见控制器为：