无人机纵向着舰下滑轨迹控制技术研究

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(1.西北工业大学自动化学院, 陕西 西安 710072；2.空军试飞局, 陕西 西安 710089)

0 引言

随着无人机用途的不断扩展，无人机已经作为有效的载体在各行各业发挥着越来越大的作用，有大量无人机进行海上巡逻作业；但是，在海上作业带来方便的同时，也带来了新的问题——无人机的安全起飞和降落，其中以着舰过程影响因素最多、危险性最强、事故率最高[1-3]。无人机的着舰过程采用全自动着舰，着舰系统计算出精确的引导指令，并将指令信息耦合至自动飞行控制系统。自动飞行控制系统根据输入指令和环境变化不断调整无人机的姿态和航迹，确保无人机跟踪理想下滑轨迹着舰。无人机要通过自动着舰控制系统准确地降落在航空母舰甲板的阻拦区域内，必须对下滑轨迹进行精确控制。Denison[4]等人在不同的环境下对实际舰载机着舰进行了试飞实验；Jovan[5]等人提出了一种新的无人机自动着舰系统；James[6]引入了直接力控制进行着舰导引；岳柳明[7]应用三种方式对F/A-18A飞机设计了自动着舰控制器。总结上述研究成果，为了有效抑制气流干扰以及提高着舰导引动态跟踪精度，在自动着舰系统的基础上，大都采用动力补偿系统和直接力控制系统。直接力控制可以改善飞机的性能和操纵品质，可以在着舰过程中不降低飞行速度的情况下精确控制无人机的着舰下滑轨迹。

1 问题提出

1.1 飞机模型

根据无人机的特点以及着舰环境模型，可将受扰情况下无人机纵向着舰系统模型表示成如下形式：