论文摘要
本文旨在建立舰载机基于光波束引导的人工着舰助降系统的整个控制结构,并给出飞行员相应的操纵策略。为此,研究了纵向光波束助降系统“肉球”形成的光学原理,建立了下滑光波束着舰引导系统的运动学,给出了下滑基准光波束的静态调整和动态稳定的方法,设计了人在环的下滑光波束着舰引导系统、飞行员的控制策略及相应控制律,并最终开发了下滑光波束着舰引导系统的实时仿真程序和可视化演示系统。本文的特色及研究成果主要反映在:首先,详尽地描述了光波束着舰引导系统的物理构成,并简明扼要地揭示了下滑光波束和“肉球”产生的光学原理。其次,为构建与设计下滑光波束着舰引导系统,导出了飞机下滑跟踪“肉球”时的运动学,从而为研究飞行员的操纵策略打下了基础。然后,为建立与稳定下滑基准光波束,给出了光波束静态调整与动态稳定的方案,设计了相应的助降控制律,并研究了着舰终端误差的计算方法。接着,研究了先进的目视回收系统的工作原理,指导飞行员按其灯光指示进行操纵。最后,开发了飞行员下滑跟踪“肉球”状态下的控制策略及相应控制律,并对所设计的下滑光波束着舰引导系统进行数字仿真验证、离散化处理、设计基于C++语言的实时化应用软件,最终建立了相应的可视化演示仿真平台。本文的研究成果对光波束着舰引导系统的建立、设计及飞行员控制律的开发及着舰终端误差的计算具有理论指导意义和工程应用参考价值。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 研究背景1.1.1 光波束着舰引导系统的发展过程1.1.2 现役的各种光波束着舰引导系统1.2 研究目的1.3 研究内容1.4 研究成果及创新点第二章 菲涅尔透镜光学助降系统的物理构成2.1 引言2.2 主飞行控制室2.3 FLOLS 控制室2.4 LSO 平台2.4.1 着舰信号官平视显示器2.4.2 着舰信号官主控制台2.5 甲板边缘设备2.5.1 物理构成2.5.2 灯室内部电路2.6 小结第三章 菲涅尔透镜光学助降系统的光学原理3.1 引言3.2 下滑光波束的特性3.3 下滑光波束及虚像的形成3.4 “肉球”的形成与偏移3.5 菲涅尔透镜光学助降系统的工作视场的形成3.6 小结第四章 下滑光波束着舰引导系统运动学4.1 引言4.2 飞机运动几何4.3 “肉球”偏移与飞机下滑偏移之间的运动学关系4.4 飞行员视差角与飞机下滑偏移之间的运动学关系4.5 下滑光波束着舰引导系统的运动学环节4.6 影响视差角的物理因素4.7 小结第五章 下滑光波束的静态调整与动态稳定5.1 引言5.2 着舰助降稳定系统5.2.1 几个基本概念5.2.2 基准下滑几何5.2.3 着舰助降稳定系统对舰体配平不当的静态调整5.2.4 重新设置拦阻索的位置5.2.5 舰体的静态滚转配平不当对透镜俯仰指令角的影响5.3 光波束自动稳定系统5.3.1 下滑光波束着舰引导系统结构配置及工作原理5.3.2 光波束运动方程5.3.3 光波束稳定方案及助降系统控制律设计5.3.4 稳定范围5.3.5 滚转角与钩眼距5.3.6 着舰终端误差的计算5.4 小结第六章 先进的目视回收系统6.1 引言6.2 AVCARS 的组成及工作原理6.3 AVCARS 的两种控制算法6.3.1 RATE 算法6.3.2 COMMAND 算法6.4 小结第七章 下滑光波束引导着舰时的飞行员建模研究7.1 引言7.2 跟踪飞行状态的飞行员建模7.2.1 建模方法7.2.2 操纵品质7.3 视觉信息模型7.3.1 引言7.3.2 视觉信息等级7.4 下滑光波束引导着舰时的飞行员建模7.4.1 Backside 状态下的Backside 控制技术7.4.2 下滑光波束引导时的飞行员操纵行为模型7.4.3 下滑光波束引导时的飞行员操纵行为模型参数设计7.4.4 仿真验证及分析7.5 小结第八章 下滑光波束着舰引导系统的数字仿真8.1 引言8.2 下滑光波束着舰引导系统的结构配置8.3 系统数字仿真8.4 小结第九章 光波束着舰引导系统实时仿真程序及演示系统开发9.1 下滑光波束着舰引导系统实时仿真程序开发9.1.1 系统离散化及仿真验证9.1.2 实时仿真程序开发9.2 演示系统开发9.2.1 多线程编程技术9.2.2 用户界面的设计9.2.3 可视化演示系统程序开发9.3 小结第十章 总结与展望10.1 工作要点及主要成果10.2 课题研究及发展方向参考文献致谢攻读硕士学位期间主要研究成果
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