一种基于运动平台的纵向跑道运动预估及补偿方法
【专利摘要】本发明是一种基于运动平台的纵向跑道运动预估及补偿方法，属于基于运动平台全自动着陆系统控制律设计【技术领域】。为保证飞机能够同步的跟踪理想着陆点，必须使着陆导引系统得到同步的补偿，本发明针对基于运动平台着陆阶段的最后阶段，综合考虑运动平台的航行运动和摇荡运动对飞机着陆的影响，进行运动跑道(理想着陆点)运动预估与补偿。纵向方面，将运动跑道纵向运动信号经过预估与补偿后引入纵向导引系统，以此改善系统的动态特性，抑制误差，提高飞机的跟踪精度。
【专利说明】一种基于运动平台的纵向跑道运动预估及补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种基于运动平台的纵向跑道运动预估及补偿方法，属于控制律设计【技术领域】。
【背景技术】
[0002]与一般飞机着陆相比，基于运动平台的着陆过程更为复杂，在飞机着陆到运动平台上的过程中会受到复杂的外界扰动，包括尾流、突风和平台的运动等，其着陆环境远比陆基飞机恶劣。其中，运动平台的运动给飞机着陆带来很大影响，因此须在基于运动平台的全自动着陆系统中引入跑道的运动预估与补偿技术来确保飞机能够安全着陆。
[0003]与一般的飞机着陆情况相比较，飞机的着陆环境更加恶劣，主要体现在舰尾部存在着复杂的气流扰动和海浪引起跑道的运动导致理想着陆点的变化，这些将给着陆精度、安全性带来较大的不利影响。例如跑道突然升高，可能导致飞机提前撞击运动平台上的跑道位置甚至撞上运动平台的尾部；或者运动跑道突然降低，可能使飞机着陆钩无法挂上阻拦索而被迫进行逃逸复飞。因此，需要在着陆导引系统中引入跑道运动补偿器，以补偿跑道运动导致的着陆点位置的变化。在使用基于运动平台的自动着陆系统时，须在飞机与运动平台跑道啮合前12?13秒启动。
【发明内容】
[0004]本方法的目的:
[0005]运动跑道的运动预报及补偿技术的目的是采用跑道运动预报技术消除相位滞后，将运动跑道的预报信息补偿至飞机全自动着陆系统，来有效地抑制超调并消除延迟，实现飞机对跑道位置运动的精确跟踪，提高飞机着陆的准确性和安全性。
[0006]本发明的技术方案:
[0007]一种基于运动平台的纵向跑道运动预估及补偿方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0008]第一，运动平台扰动运动定义。
[0009]飞机的着陆环境为运动中的运动平台的跑道，这是飞机有别于陆基飞机的一个主要特点。运动平台的运动包括两部分:一部分是它沿一定航向的航行，而且该航向与其斜角跑道中心线方向存在夹角P;另一部分是海浪扰动引起的运动平台摇荡运动，包括垂荡(又名升沉)、纵荡和横荡三种平移，以及艏摇、纵摇和横摇三种转动，这六种运动的定义如图1所示。
[0010]第二，纵向跑道运动预估及补偿器计算方法
[0011]对于纵向控制通道，着陆点位置的变化主要表现为其高度的变化，因此，跑道运动补偿纵向通道主要用于纵向飞机预报理想下滑道的高度变化，将运动平台运动转化为飞机高度偏差。根据运动平台运动定义可知，运动平台摇荡运动中的纵摇、横摇和垂荡是着陆点高度变化的主要影响因素，也是设计纵向DMC主要考虑的因素。一般情况下当运动平台运动的横摇幅度极小，故常常忽略横摇运动对理想着陆点高度的影响。
[0012]假设运动平台跑道运动的沉浮运动量为Hs，纵摇俯仰角为0s，横摇滚转角为φ3，跑道运动的俯仰运动重心到期望着陆点的距离为Xf(常值)，跑道运动的滚转运动重心到期望着陆点的距离为ZF(常值)，理想着陆点的垂直基准高度按照跑道高出海平面的距离为Htl，则跑道运动引起的高度变化量为:
[0013]
【权利要求】
1.一种基于运动平台的纵向跑道运动预估及补偿方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一，运动平台扰动运动定义 运动平台的运动包括两部分:一部分是它沿一定航向的航行，而且该航向与其斜角跑道中心线方向存在夹角^;另一部分是海浪扰动引起的运动平台摇荡运动，包括垂荡、纵荡和横荡二种平移，以及艏摇、纵摇和横摇二种转动； 第二，纵向跑道运动预估及补偿器计算方法 运动平台运动转化为飞机高度偏差； 假设运动平台跑道运动的沉浮运动量为Hs，纵摇俯仰角为0s，横摇滚转角为，跑道运动的俯仰运动重心到期望着陆点的距离为Xf(常值)，跑道运动的滚转运动重心到期望着陆点的距离为ZF(常值)，理想着陆点的垂直基准高度按照跑道高出海平面的距离为H0，则跑道运动引起的高度变化量为: Hd = WXf Θ s+ZF Φ s ^ WXf Θ s ACLS纵向基本控制结构加入跑道运动预估及补偿； 跑道运动补偿指令Hdm传输给ACLS纵向引导控制律，并通过产生的/》t.控制指令使飞机在相位上与跑道垂直运动同步，实现对运动平台纵向运动的跟踪； 纵向跑道运动补偿的核心是传递函数Grac(S) ,Grac(S)包含一个相位超前网络，使Hdm超前于运动平台运动，以使在驾驶员根据Hdm进行了操纵后，飞机的运动能够与运动平台运动同步，在舰体运动特征频率范围(Os = 0.2~1.0rad/s)内，Gdmc(S)满足:
2.根据权利要求1所述的基于运动平台的纵向跑道运动预估及补偿方法，其特征在于，由
【文档编号】G05D1/10GK103984352SQ201410171926
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月27日 优先权日:2014年4月27日
【发明者】桂敬玲, 张扬, 邵铮, 张秀林 申请人:中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所