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无人作战飞机综合火力/飞行系统建模与仿真

作　者: 秦啸
导　师: 陈红林
学　校: 西北工业大学
专　业: 系统工程
关键词: 无人作战飞机 超机动飞行 动态逆控制 综合火力/飞行控制系统 火/飞耦合器
分类号: V249.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


本文主要针对无人战斗机的作战特点，利用现代控制及人工智能理论等方法，研究无人战斗机空-空机炮模态下的综合火力／飞行控制(IFFC)系统建模与仿真问题。为此，本文展开了一系列细致而深入的工作。 1．对被控对象无人作战飞机(UCAV)做了相应的介绍；回顾了航空火力控制系统的发展历程；分析了综合“火／飞”系统的作战效能和应用价值并阐述了国内外最新研究现状，进一步指出智能控制方法在航空火力控制中的应用。 2．根据IFFC系统中火控环节的特点提出系统要求及基本假设，在此基础上推导了空—空机炮模态下基于机体坐标系的火控解算模型。 3．总结了超机动飞行的作战特点和技术特征；建立了适用于火控解算的坐标系，在此基础上给出了飞机六自由度非线性数学模型；为了更好的使系统满足大机动作战的需要，对飞机运动模型作了相应的改进。 4．深入讨论了基于非线性动态逆的超机动飞行控制方法。首先按照时标分离的原则将飞控系统各状态按响应快慢划分为不同的回路，接着设计了快变量角速率状态回路、慢变量姿态角状态回路和非常慢变量状态回路的控制律，在此基础上设计出基于非线性动态逆的超机动飞行控制器，并针对赫布斯特机动进行了仿真。 5．分析了火／飞耦合器在整个系统中的重要地位和功能，采用一种增益在线自适应调整的模糊控制方法设计了火／飞耦合器。 6．建立了综合火力／飞行控制系统的总体结构，并对整个系统进行了数字仿真。 仿真结果表明，本文建立的综合火力／飞行控制系统模型能够在空-空模态下较好的实现对机动目标的跟踪和拦截。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 无人机在战争中的重要性  7-9
    1.1.1 无人机作战的重要性  7-8
    1.1.2 国内外的无人机发展概况  8-9
  1.2 无人作战飞机发展中存在的问题  9-10
  1.3 航空火力控制系统的发展及综合火/飞系统的提出  10-12
    1.3.1 航空火力控制系统的发展历程  10-11
    1.3.2 国外综合火力/飞行控制系统研究情况  11-12
    1.3.3 国内火力/飞行综合控制研究情况  12
  1.4 本文研究内容  12-13
第二章 无人作战飞机火控系统模型  13-21
  2.1 指挥仪式火力控制系统  13-14
  2.2 火控系统性能要求及基本假设  14-15
  2.3 火控系统模型的建立  15-16
  2.4 火控系统模型解算基本方程  16-21
    2.4.1 射击偏差公式  16-19
    2.4.2 期望武器轴线旋转角速率公式  19-21
第三章 超机动飞行模型研究  21-39
  3.1 超机动飞行的提出及运动特点  21-25
    3.1.1 超机动飞行问题的提出  21-24
    3.1.2 超机动飞行的特点  24-25
  3.2 常用飞机坐标系及其转换矩阵  25-27
    3.2.1 几种常用坐标系定义  25-26
    3.2.2 坐标系之间的转换矩阵  26-27
  3.3 飞机运动参数定义  27-28
  3.4 飞机的控制手段  28-29
  3.5 超机动飞行的非线性数学模型  29-32
  3.6 飞机动力学数据  32-34
  3.7 气动舵面与推力矢量控制的融合  34-37
  3.8 舵面限幅和作动器模型  37-39
第四章 超机动飞行控制系统设计  39-59
  4.1 非线性动态逆控制原理研究  39-45
    4.1.1 非线性动态逆  39-40
    4.1.2 非线性部分动态逆  40-41
    4.1.3 非线性动态逆与飞控系统的结合  41-45
  4.2 非线性动态逆控制律构造  45-53
    4.2.1 各状态回路的划分  45-46
    4.2.2 快状态回路控制律的构造  46-50
    4.2.3 较慢状态回路控制律的构造  50-53
  4.3 超机动飞行控制系统仿真  53-59
第五章 火/飞耦合器的设计  59-71
  5.1 模糊控制原理概述  59-66
    5.1.1 模糊控制理论的发展  59-60
    5.1.2 基本模糊控制器的设计  60-66
  5.2 火/飞耦合器的设计  66-71
第六章 综合火力/飞行控制系统的数字仿真  71-75
  6.1 系统仿真结构  71-72
  6.2 系统仿真计算方法  72
  6.3 系统仿真程序流程图  72-74
  6.4 仿真结果与结论分析  74-75
总结  75-77
参考文献  77-80
发表论文和参加科研情况说明  80-81
致谢  81-82
附录 主要参数符号表  82-84

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 飞行控制系统与导航 > 飞行控制
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