舰载机自动着舰纵向控制系统设计

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1、第31卷第12期控制理论与应用Vol.31No.122014年12月ControlTheory&ApplicationsDec.2014DOI:10.7641/CTA.2014.40682舰舰舰载载载机机机自自自动动动着着着舰舰舰纵纵纵向向向控控控制制制系系系统统统设设设计计计黄得刚1y,章卫国1,邵山2,王志刚2,张秀林2(1.西北工业大学自动化学院,陕西西安710129;2.沈阳飞机设计研究所,辽宁沈阳110035)摘要:航空母舰在大海上以一定速度作匀速直线运动时,海浪激励舰体作三自由度摆动运动,同时伴有低空大气紊流和舰尾流的干扰,使得舰载机着舰的环境十分恶劣,这样对自动着舰

2、控制系统提出了极大的挑战.针对这一特殊问题,本文提出一种指令滤波积分反步滑模控制方法,首先该方法采用指令滤波处理反步的计算膨胀问题,然后引入滑模控制来解决外界扰动和匹配不确定性问题.考虑到降低滑模控制引起的抖动,本文利用高阶滑模控制的思想,在传统的反步方法上增加了一个附加虚拟控制状态方程,将控制器的最终输出作用在一个积分器上,这样不仅可以降低滑模控制的抖动,还可以利用反步方法处理不匹配不确定性问题.最后在理论上证明了所提出方法的全局稳定性,并通过仿真实验验证了该方法的有效性.关键词:舰载机;飞行控制系统;指令滤波;积分反步;滑模控制;调节函数中图分类号:TP273文献标识码:AD

3、esignofautomaticcontrolsystemforlongitudinallandingoncarrierHUANGDe-gang1y,ZHANGWei-guo1,SHAOShan2,WANGZhi-gang2,ZHANGXiu-lin2(1.SchoolofAutomation,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’anShaanxi710129,China;2.ShenyangAircraftDesignInstitute,ShenyangLiaoning110035,China)Abstract:Whenaaircraf

4、tcarriersailsintheseaatacertainspeedforuniformlinearmotion,theseawavemotivatestheshiptomotionin3degreeoffreedomandaccompanyingtheinterferenceoflowaltitudeatmosphereturbulentflowandairwakeatthesametime,whichmakesthelandingenvironmentofcarrieraircraftfairadverse.Thatproposesahugechallengeforthec

5、ontrolsystemofautolanding.Forthespecialproblem,amethodoftheCommandFilterIntegralbacksteppingandSlidingModeControlispresentedinthispaper.First,thecommandfiltertodealwiththeproblemofcalculationexpansioninbacksteppingmethodisadoptedinthismethod,andthenintroducesofslidingmodecontroltohandletheprob

6、lemsofmatcheduncertaintyandexternaldisturbance.Inordertodepresstheshakeofslidingmodecontrol,usingtheideaofhigherorderslidingmodecontrolinthispaper,introducinganadditionalvirtualcontrolequationofstatetomaketheoutputsofcontrolsystemworkontheintegrationdevice,whichcouldnotonlydepressthechatterin

7、g,butalsodisposethematchedandunmatcheduncertainty.Atlast,theglobalstabilityoftheproposedmethodisprovedonthewholeandtheeffectivenessistestedbythesimulations.Keywords:carrieraircraft;flightcontrolsystem;commandfilter;integralbackstepping;slidingm