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随着我国国防事业的跨越式发展,有关航母/舰载机技术的研究工作也紧锣密鼓地展开。由于舰载机着舰环境复杂、影响因素众多,着舰安全始终是航母/舰载机系统的一项技术难点和瓶颈。目前世界上最先进的着舰方式——全自动着舰,能够排除人为因素的干扰,依靠精确有效的自动控制系统来提高舰载机着舰精度和成功率。舰载机引导飞控系统是全自动着舰系统ACLS的核心部分,也是全自动着舰的基本保障,其功能是根据指令输入以及环境变化自动调整舰载机的姿态和航迹。本文将自动控制理论、现代智能控制理论、飞行原理以及流体力学等多方面理论及技术有机结合,以F/A-18舰载机为例,从控制学的角度研究和设计了全自动引导的飞控系统,并利用MATLAB/Simulink软件分别进行了平静大气和舰尾气流场干扰两种环境下的仿真实验。首先通过对舰载机受力情况和运动状态的分析,建立了F/A-18舰载机的六自由度全量模型;经过解耦、线性化和标准化等一系列处理,得到了F/A-18舰载机的纵向小扰动模型。基于该模型对F/A-18舰载机的模态特性和响应特性进行了研究,分析了导致舰载机开环时不稳定的因素,从而确定引导飞控系统的控制量和反馈量。根据ACLS设计准则和飞行品质规范的要求设计了F/A-18舰载机的俯仰角指令飞控系统,包括自动驾驶仪和进场动力补偿系统的设计以及二者的交联,实现了俯仰角指令对F/A-18舰载机姿态的自动控制。接下来以自动飞控系统为内环,运用模糊PID技术设计了F/A-18舰载机的引导控制系统,实现了对舰载机航迹的自动控制。最后建立了舰尾气流场的时域模型,并将其对舰载机着舰产生的影响作为控制项引入引导飞控系统,考察了系统的抑风扰动能力。MATLAB/Simulink环境下的仿真结果显示,将俯仰角指令的自动飞控系统引入F/A-18舰载机后,舰载机的稳定性能大幅提升,能够在较短时间内完成舰载机姿态的自动控制,且抗扰性能良好。基于模糊PID的引导控制系统不仅实现了F/A-18舰载机的航迹控制,还具有参数在线自整定功能,能够满足复杂多变的着舰需求。同时舰载机全自动着舰的引导飞控系统还具备一定的抑风扰动能力,能够在较短时间内化解舰尾气流场对舰载机着舰的不利影响。