灯光助降系统稳定平台的建模及仿真研究

论文摘要

大型船舶是当今最具综合战斗力的海上平台，拥有强大的作战能力。而对其来说，舰载战斗机是其攻击铁拳，正是依靠舰载战斗机的强大作战能力，大型船舶编队才能在广裹的海洋上纵横驰骋。舰载战斗机飞行员一直被称为在从事世界上最危险的工作。对舰载机飞行员来讲，弹射起飞并不难其安全性很高。对舰载机飞行员的真正考验是着舰。因为从空中看，大型船舶就像漂浮在汪洋大海上的一片树叶，着舰时飞行员需要从很远处发现它，确认着舰装置的状态，并与其它着舰机相互进行飞行状态的沟通。随着大型船舶的航行而时刻变动的飞行航线、不断摇晃的着舰甲板……这些都使得飞机的着舰难度远大于安稳的陆地着陆。其中最危险的阶段就是下滑着舰。当今大多数的大型船舶使用灯光助降装置，提供一个光学下滑跑道；但由于大型船舶的摇摆使得助降装置往往会产生摇摆，为减小助降装置的摇摆提供一个稳定的下滑跑道，助降装置都安装了稳定平台用来对抗船舶的摇摆。本文对稳定平台主要做了以下的研究：首先，本文根据当今大型船舶中普遍使用的菲涅尔灯光助降系统的特点进行分析，在明确了该系统的结构的基础上，分析稳定平台的作用和系统对平台的要求，为后文的建模奠定了基础。其次，对船舶运动模型进行分析，了解大型船舶的运动特点和海洋运动体的特殊运动规律。通过研究大型船舶六自由度运动的特点，以及稳定平台的自身运动，对稳定平台初步建立运动学模型。根据平台建造的特点和船舶摇荡运动对其的影响，对初步建立的运动学模型进行修正增加运动的补偿量，进一步完善模型。最后，对模型分别在不同的海情下进行仿真，对得到的运动曲线进行分析，验证模型的正确性。与大型船舶上广泛使用的TACAN天线使用的稳定平台比较，得出稳定平台在不同的使用情况下，有不同的运动学模型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 菲涅尔助降系统的简介
• 1.2.1 菲涅尔助降系统的结构
• 1.2.2 稳定机构
• 1.3 保持光学助降稳定的重要意义
• 1.4 本文主要内容
• 第2章 船舶运动学模型
• 2.1 建立坐标系以及坐标系的转换
• 2.1.1 建立合适的坐标系
• 2.1.2 船体坐标系与地面坐标系的转换
• 2.2 船舶运动的动力学模型
• 2.2.1 船舶在船体坐标系中的运动方程
• 2.2.2 船舶运动体运动方程的线性化
• 2.3 本章小结
• 第3章 稳定平台数学模型建模
• 3.1 坐标系
• 3.1.1 建立坐标系
• 3.1.2 坐标系之间的转换
• 3.2 光学助降装置的稳定平台数学模型的建模
• 3.2.1 确定各坐标之间的关系建立三自由度摇摆运动模型
• 3.2.2 建立平台三自由度摇摆运动模型
• 3.3 理想状态下稳定平台六自由度运动模型
• 3.4 建立由船舶运动引起的稳定平台的修正模型
• 3.4.1 稳定平台摇摆运动修正模型
• 3.4.2 稳定平台线性运动修正模型
• 3.5 本章小结
• 第4章 平台数学模型的仿真验证
• 4.1 船舶小幅度摇摆时模型的仿真
• 4.1.1 飞机近距离时的仿真
• 4.1.2 飞机远距离时的补偿
• 4.1.3 稳定平台在船舶小幅度运动时的位置仿真
• 4.2 船舶大幅度摇摆时模型的仿真
• 4.2.1 飞机近距离时的仿真
• 4.2.2 飞机远距离时的仿真
• 4.2.3 稳定平台在船舶大幅度运动时的位置仿真
• 4.3 与塔康天线的稳定平台的数学模型比较分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢