基于滑模变结构控制的舰载机动力补偿系统设计

朱齐丹，李新飞，吕开东

(哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨 150001)

引言

舰载机下滑着舰过程中，要保证舰载机准确安全地在航空母舰的斜甲板上降落，在纵向下滑轨道上通常通过控制舰载机的姿态角来精确控制其飞行轨迹，使其能沿着理想下滑轨迹下滑［1］。舰载机着舰过程中需尽量减小着舰速度［2］，此时飞行速度处在阻力曲线的背面，在此状态下，速度增加阻力反而减小。速度降低会使阻力增加并超过推力，从而使阻力继续增加，使速度不稳定，若要保持飞行的稳定，就需要快速增加推力以平衡阻力。为了解决这个问题，美国海军装备的舰载机中普遍采用进场推力补偿系统APCS［3-4］。该系统的作用就是在舰载机着舰时，通过对发动机推力进行控制以保持舰载机飞行的稳定性，并使下滑角对俯仰角的变化量具有快速精确的跟踪能力。

舰载机进场推力补偿系统是采用常规方法设计的保持空速迎角恒定［2-3］的进场推力补偿系统，经常采用常规的PID控制策略。在进舰过程中，舰载机的飞行会受到舰尾气流场的影响，所形成的扰动迎角会使下滑角对俯仰角变化量的跟踪产生影响，导致下滑轨迹偏差。为了减小这种影响，文献［5］提出了保持舰载机地速迎角恒定的思想。本文基于离散滑模变结构控制方法［6］，设计了一个保持地速迎角恒定的舰载机进场动力补偿系统，减小了PID控制对建模不准确和外部干扰适应性较差的弱点，同时减小了空速迎角易受舰尾气流场影响的弱点。……