基于控制器切换的舰载机自动着舰纵向控制器及其控制方法

摘要

本发明提供一种基于常规工程控制与最优预见伺服控制切换的舰载机自动着舰纵向控制方法，在下滑道轨迹跟踪阶段，纵向控制器采用常规工程控制方法，在甲板运动补偿阶段，即着舰前约t_f秒时纵向控制器切换到最优预见伺服控制，利用下滑道轨迹以及纵向甲板运动的未来信息对舰载机进行精确轨迹跟踪控制，从而实现对下滑道高度的跟踪及纵向甲板运动的补偿；而且，利用未来信息进行前馈控制，可以提前对舰载机的舵面和油门实施平均操作以达到跟踪补偿目的，减小瞬时的能量，并且加快响应速度，确保舰载机能在航母上安全着舰。

主权项

基于控制器切换的舰载机自动着舰纵向控制器，其特征在于：包括常规工程控制模块、最优预见伺服控制模块、控制器切换模块；所述常规工程控制模块采用下滑道轨迹跟踪着舰，用于下滑道轨迹跟踪阶段；所述最优预见伺服控制模块利用下滑道轨迹以及纵向甲板运动的未来信息对舰载机进行轨迹跟踪控制，实现对下滑道高度的跟踪及纵向甲板运动的补偿，用于甲板运动补偿阶段；所述控制器切换模块在着舰前t_f秒时，将控制器从常规工程控制模块切换到最优预见伺服控制模块；所述控制器切换模块的纵向控制切换律为：$\left[\begin{array}{c}{\delta }_T\\ {\delta }_e\end{array}\right]=\left\{\begin{array}{cc}\left[\begin{array}{c}{{\delta }_T}^{\mathrm{PID}}\\ {{\delta }_e}^{\mathrm{PID}}\end{array}\right],& t<T-t_f\\ \left[\begin{array}{c}{{\delta }_T}^{\mathrm{PC}}\\ {{\text{δ}}_e}^{\mathrm{PC}}\end{array}\right],& t\ge T-t_f\end{array}\right.,$式中：δ_T为油门开度反馈值，δ_e为升降舵偏角反馈值，δ_T^PID表示采用常规工程控制模块计算得到的油门开度，δ_e^PID表示采用常规工程控制模块计算得到的升降舵偏角，δ_T^PC表示采用最优预见伺服控制模块计算得到的油门开度，δ_e^PC表示最优预见伺服控制模块计算得到的升降舵偏角，t为从着舰开始计时的时间变量，t_f为设定的控制器切换时间，也就是开始进入甲板运动补偿阶段的时间，T为预定的着舰过程总时间。