一種艦載機著艦縱向甲板運動補償方法技術

本發明專利技術公開一種艦載機著艦縱向甲板運動補償方法，步驟是：在著艦的最后階段，艦上慣導設備測量獲取甲板上理想著艦點的垂直運動位置和速度信息，并將這些信息儲存到艦上計算機；通過艦上計算機對理想著艦點的垂直運動位置和速度信號分別采用各自預估器來預估未來一定時刻時垂直運動的位置和速度；通過甲板運動補償器對預估得到的垂直運動位置和速度進行補償，形成理想著艦點垂直運動位置補償信號和速度補償信號；將垂直運動位置補償信號和垂直運動速度補償信號分別送入到縱向自動著艦引導系統和艦載機的飛控系統。此種運動補償方法可在著艦最后階段對縱向甲板運動進行補償，使艦載機能夠實時準確地跟蹤甲板運動，以此提高飛機著艦精度和安全性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于艦載機著艦引導和控制領域，特別涉及一種艦載機自動著艦最后階段的縱向甲板運動補償方法。
技術介紹
由于海浪等因素的影響，航空母艦在海上航行時會產生六個自由度的甲板運動，即包括沿三個坐標軸的直線運動縱蕩、橫蕩、升沉(垂蕩)和繞三個坐標軸的旋轉運動俯仰(縱搖)、橫滾(橫搖)和偏航(艏搖)。甲板運動對艦載飛機著艦過程的影響可以分為縱向和側向兩個方面，其中縱向運動對著艦過程的影響主要體現在理想著艦點的高度變化上。理 想著艦點的垂直運動給著艦過程增加了難度，同時也嚴重威脅著艦載機著艦的安全性，是影響著艦安全和精度的一個重要因素。在艦載機著艦的最后階段，當飛機實際高度與理想下滑軌跡的偏差上偏過大時，攔阻鉤很容易掛空，飛機需要逃逸；當飛機實際高度與理想下滑軌跡的偏差下偏超過一定范圍時，飛機則有撞艦危險。由于縱向自動著艦引導系統(ACLSllmg)在艦體運動特征頻率內不可避免地存在較大的相位滯后，這就會造成艦載機跟蹤不及時，帶來較大的著艦誤差，嚴重影響了艦載機的安全著艦。著艦的最后階段，對艦載機采取合適的甲板運動補償措施，可以使得艦載機實時準確跟蹤甲板運動，實現安全著艦。本專利技術即是基于前述分析，提出一種甲板運動補償方法。
技術實現思路
本專利技術的目的，在于提供，其可在著艦最后階段對甲板運動進行補償，使艦載機能夠實時準確地跟蹤甲板運動，以此提高飛機著艦精度和安全性。為了達成上述目的，本專利技術的解決方案是，包括如下步驟(I)在著艦的最后階段，艦上慣導設備不斷測量獲取甲板上理想著艦點的垂直運動位置和速度信息，并將這些信息儲存到艦上計算機；(2)通過艦上計算機對理想著艦點的垂直運動位置和速度信號分別采用各自預估器來預估未來一定時刻時甲板上理想著艦點垂直運動的位置和速度；(3)通過艦上計算機上的甲板運動補償器對步驟(2)預估得到的理想著艦點未來一定時刻的垂直運動位置和速度進行補償，形成理想著艦點垂直運動位置補償信號和速度補償信號；(4)將理想著艦點垂直運動位置補償信號送入到縱向自動著艦引導系統，將理想著艦點垂直運動速度補償信號送入到艦載機的飛控系統。上述步驟(2)中，艦上計算機中對理想著艦點垂直運動位置和速度信號進行預估的預估器是基于AR模型設計的，AR模型的表達式如下式所示權利要求1.，其特征在于包括如下步驟 (1)在著艦的最后階段，艦上慣導設備不斷測量獲取甲板上理想著艦點的垂直運動位置和速度信息，并將這些信息儲存到艦上計算機； (2)通過艦上計算機對理想著艦點的垂直運動位置和速度信號分別采用各自預估器來預估未來一定時刻時甲板上理想著艦點垂直運動的位置和速度； (3)通過艦上計算機上的甲板運動補償器對步驟(2)預估得到的理想著艦點未來一定時刻的垂直運動位置和速度進行補償，形成理想著艦點垂直運動位置補償信號和速度補償信號; (4)將理想著艦點垂直運動位置補償信號送入到縱向自動著艦引導系統，將理想著艦點垂直運動速度補償信號送入到艦載機的飛控系統。2.如權利要求I所述的ー種艦載機著艦縱向甲板運動補償方法，其特征在于所述步驟(2)中，艦上計算機中對理想著艦點垂直運動位置和速度信號進行預估的預估器是基于AR模型設計的，AR模型的表達式如下式所示3.如權利要求2所述的ー種艦載機著艦縱向甲板運動補償方法，其特征在于所述AR模型的參數采用遞推最小二乗法估計，而AR模型的階數采用AIC準則確定，即當滿足條件ACX另=min{d/C⑶丨吋，#即為AR模型的階數。4.如權利要求I所述的ー種艦載機著艦縱向甲板運動補償方法，其特征在于所述步驟(3)中，甲板運動補償器的設計方法如下 令縱向自動著艦引導系統的閉環傳遞函數為GAas(s)，艦載機垂向速度通道傳遞函數為Grcs (s)，令所設計的理想著艦點垂直運動位置和速度的補償器分別為Grac(s)和Gdmki (s)，則補償器理論上需要在甲板運動特征頻率內對縱向自動著艦引導系統和艦載機垂向速度通道進行補償，使得 Gdmc(s)Gacls(s) I s = j ω , ω = O. 2rad/s~l. Orad/s I GdMCO (S) Gfcs (S) I S = j ω , ω = o. 2rad/s I. Orad/s 丄 其中，理想著艦點垂直運動位置補償器和速度補償器都采用以下超前網絡形式 其中，為ー個超前濾波網絡，6V為補償濾波網絡，K為補償濾波器的增 益，τ為補償濾波器的時間常數，ξ為補償濾波器的阻尼，ω為補償濾波器的自然頻率，T1和T2為超前濾波器時間常數； Gdmc(S)和Gdmki(S)都采用所述超前網絡形式，其參數設計步驟為.1)根據頻率特性幅值要求20· IgIGdmc(s)GACLS(s) =0 或者 20 · IgIGdmco(s)Gfcs(s) |=0，確定補償器Grac (s)或G_ (s)的增益K ； . 2)根據頻率特性相位要求Gdmc(s)GAas(s)或者Gdmcq(s)Gfcs(s)在 GJs=O. 2^1. Orad/s 的頻率范圍內相位等于O，確定補償器Gdmc(S)或Gdmcq(S)的超前濾波網絡的參數T1和T2 ； .3)根據補償后系統的輸出信號在頻率范圍內具備一定的抑制高頻噪聲能力的要求確定補償器Gdk (S)或Gdkq (S)中補償濾波器的參數τ、ξ和ω。全文摘要本專利技術公開，步驟是在著艦的最后階段，艦上慣導設備測量獲取甲板上理想著艦點的垂直運動位置和速度信息，并將這些信息儲存到艦上計算機；通過艦上計算機對理想著艦點的垂直運動位置和速度信號分別采用各自預估器來預估未來一定時刻時垂直運動的位置和速度；通過甲板運動補償器對預估得到的垂直運動位置和速度進行補償，形成理想著艦點垂直運動位置補償信號和速度補償信號；將垂直運動位置補償信號和垂直運動速度補償信號分別送入到縱向自動著艦引導系統和艦載機的飛控系統。此種運動補償方法可在著艦最后階段對縱向甲板運動進行補償，使艦載機能夠實時準確地跟蹤甲板運動，以此提高飛機著艦精度和安全性。文檔編號G05D1/10GK102854885SQ20121030535公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日專利技術者周鑫, 彭榮鯤, 袁鎖中, 江駒 申請人:南京航空航天大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種艦載機著艦縱向甲板運動補償方法，其特征在于包括如下步驟：（1）在著艦的最后階段，艦上慣導設備不斷測量獲取甲板上理想著艦點的垂直運動位置和速度信息，并將這些信息儲存到艦上計算機；（2）通過艦上計算機對理想著艦點的垂直運動位置和速度信號分別采用各自預估器來預估未來一定時刻時甲板上理想著艦點垂直運動的位置和速度；（3）通過艦上計算機上的甲板運動補償器對步驟（2）預估得到的理想著艦點未來一定時刻的垂直運動位置和速度進行補償，形成理想著艦點垂直運動位置補償信號和速度補償信號；（4）將理想著艦點垂直運動位置補償信號送入到縱向自動著艦引導系統，將理想著艦點垂直運動速度補償信號送入到艦載機的飛控系統。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周鑫，彭榮鯤，袁鎖中，江駒，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：