固定翼无人机着舰引导律和评估系统设计

摘要

远程的、高精度的固定翼无人战斗机与航母的搭配将会对未来海战产生革命性的影响。因此，本文主要研究针对固定翼无人战斗机的全自动着舰引导系统设计以及相应评估系统的设计和研究问题。 首先，建立了某型无人机的进场运动模型。根据美军军标，搭建航母相关模型和舰尾流相关模型。在此基础上，以无人机的线性小扰动数学模型为被控对象，参照F/A-18A的全自动着舰控制回路构型，构建了包含自动驾驶仪和进场动力补偿装置的无人机飞控系统。 其次，分析了对舰载机的传统基线评估方法进行简要介绍并分析其不足之处。借鉴统计学中的偏最小二乘方法并将其应用与着舰评估系统中。对大量无人机着舰在不同流场下的飞行姿态数据进行统计，采用划分训练集和测试集的方法进行了有效验证，并编写相应评估软件以进行实时评估。 研究无人机着舰引导的全流程并设计了纵向引导律。考虑到无人机在着舰过程中面对复杂环境抗扰性不足，分别针对雄鸡尾流设计了高度变化率前馈控制指令，针对甲板运动设计响应的预报及补偿装置，并引入自动着舰控制系统进行数值仿真已考察控制系统的性能。 最后，根据仿真落点推算公式及基于偏最小二乘法的评估软件的预测，分析得出已有的自动着舰系统仍不能保证纵向落点的小范围波动。因此，基于粒子群算法的基本原理，设计了基于指令响应特性和飞行姿态稳定性的个体评价函数，并对整个自动着舰控制系统进行参数寻优，并通过仿真验证新控制参数集的合理性。