舰载机着舰过程甲板运动建模及补偿技术研究

摘要

航空母舰在海上航行时甲板会产生六个自由度的运动（纵荡、横荡、沉浮、横滚、俯仰和偏航），这给着舰过程增加了难度，同时也严重影响了舰载飞机着舰的安全性。为了提高舰载飞机的着舰精度，以保证舰载飞机安全着舰，本论文进行了甲板运动建模分析，并在此基础上研究了甲板运动预估及补偿技术。
　　首先，为了验证和优化着舰过程中的各种控制策略和算法，在MATLAB语言环境下，建立了甲板运动数学仿真模型，通过调整仿真模型中的一些具体参数（舰型、海况、航速、遭遇角等）来模拟不同情况下的甲板运动。对不同舰型、不同航态（海况、航速、遭遇角）情况下的甲板运动进行了仿真研究，总结得出了舰船甲板运动的主要规律。
　　其次，设计了纵向甲板运动预估及补偿策略。在着舰末端过程，将不同情况下的理想着舰点垂直运动信息通过预估器和补偿器加入到纵向自动着舰引导系统Long ACLS中进行仿真模拟研究。仿真结果表明，所设计的甲板运动预估器和补偿器可以有效补偿由于Long ACLS相位滞后所引起的着舰误差，并且对复杂多变的着舰环境(不同舰船大小及航态)具有很好的适应性。
　　最后，研究了侧向甲板运动补偿技术。设计了ACLS惯性稳定坐标系测量水平轴对舰体坐标系水平轴（甲板中心线）的跟踪策略，对所设计的积分和惯性两种跟踪策略进行了仿真比较；设计了侧向甲板运动补偿指令，对不同结构的补偿指令进行了补偿效果的仿真验证；对所设计的积分和惯性两种跟踪策略进行了ACLS侧向甲板运动补偿效果的仿真分析。通过仿真验证，Lat总结了适用于补偿侧向甲板运动的跟踪策略和补偿指令。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外相关研究综述

1.3 章节安排

第二章 基于Conolly线性理论的甲板运动建模及仿真研究

2.1常见甲板运动模型

2.2 基于Conolly线性理论的甲板运动建模

2.3 基于Conolly线性理论的甲板运动仿真研究

2.4 本章小结

第三章 纵向甲板运动预估及补偿技术研究

3.1 纵向甲板运动预估与补偿策略的总体架构

3.2 甲板运动预估技术研究

3.3 理想着舰点垂直运动补偿技术研究

3.4 理想着舰点垂直运动过程的补偿技术仿真研究

3.5 本章小结

第四章 侧向甲板运动补偿技术研究

4.1 侧向甲板运动补偿策略的总体架构

4.2 测量轴对甲板中心线的跟踪策略设计

4.3 侧向甲板运动补偿指令建模及仿真研究

4.4 不同跟踪策略下的侧向甲板运动补偿效果仿真研究

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 后续研究工作展望

参考文献

致谢

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