[发明专利]一种固定翼无人舰载机的自适应自动着舰引导控制系统

摘要

本发明公开了一种固定翼无人舰载机的自适应自动着舰引导控制系统。该系统包括着舰指令与下滑基准轨迹生成模块、引导律模块、自适应飞行控制模块；着舰指令与下滑基准轨迹生成模块用于生成三维基准下滑轨迹信号、速度指令信号和侧滑指令信号，并将三维下滑基准轨迹信号输出给引导律模块，将速度指令信号输出给自适应飞行控制模块；引导律模块用于生成俯仰角指令和滚转角指令并将这两个制导指令输出给自适应飞行控制模块；自适应飞行控制模块用于利用多变量模型参考自适应控制算法生成无人舰载机的飞行控制信号。本发明自动着舰引导控制系统能够使无人舰载机高精度地跟踪下滑基准轨迹，从而成功地完成着舰任务。

主权项

1.一种固定翼无人舰载机的自适应自动着舰引导控制系统，其特征在于，包括着舰指令与下滑基准轨迹生成模块、引导律模块、自适应飞行控制模块；着舰指令与下滑基准轨迹生成模块用于根据舰船与无人舰载机的相对位置和绝对位置信息，生成三维下滑基准轨迹信号和速度指令信号，并将三维下滑基准轨迹信号输出给引导律模块，将速度指令信号和侧滑指令信号输出给自适应飞行控制模块；引导律模块用于根据无人舰载机当前的位置、速率信息以及三维下滑基准轨迹信号，生成俯仰角指令和滚转角指令并将这两个制导指令输出给自适应飞行控制模块；自适应飞行控制模块用于根据无人舰载机当前的状态信息、引导模块输出的两个制导指令以及着舰指令与下滑基准轨迹生成模块输出的速度指令信号，利用多变量模型参考自适应控制算法生成无人舰载机的飞行控制信号；自适应飞行控制模块的输入信号包括：无人舰载机的四个纵向状态量——飞行速度V、迎角α、俯仰角速率q、俯仰角θ，五个横侧向状态量——侧滑角β、滚转角速率p、偏航角速率r、滚转角φ、偏航角ψ，引导律模块输出的制导指令俯仰角指令θc(t)和滚转角指令φc(t)，着舰指令与下滑基准轨迹生成模块输出的速度指令Vc和侧滑指令βc＝0；自适应飞行控制模块的输出信号包括：油门开度ΔδT、升降舵偏角Δδe、副翼偏角δa、方向舵偏角δr；自适应飞行控制模块中的飞行控制律包括纵向和横侧向飞行控制律，通过以下方法设计得到：第一步、基于如下纵向线性模型：判断传递函数矩阵的相对阶次，计算高频增益矩阵Kp保证其为非奇异；式中，Alon、Blon为纵向线性系统矩阵；第二步、根据传递函数矩阵的相对阶次，选取关联矩阵ξm,lon(s)，从而设计如下参考模型：Δym,lon(t)＝Wm,lon(s)[Δrlon(t)]式中，Δr_lon(t)＝[ΔV_c,Δθ_c]^T，第三步、计算纵向飞行控制律其中，K_2,lon(t)为在线更新的控制矩阵；第四步、基于如下横侧向线性模型判断传递函数矩阵的相对阶次，计算高频增益矩阵Kp保证其为非奇异；式中，Alat、Blat为横侧向线性系统矩阵；第五步、根据传递函数矩阵的相对阶次，选取关联矩阵ξm,lat(s)，从而设计如下参考模型：ym,lat(t)＝Wm,lat(s)[rlat(t)]式中，r_lat(t)＝[0,φ_c]^T，第六步，计算横侧向飞行控制律其中，K_2,lat(t)为在线更新的控制矩阵。