综合火力/飞行控制系统的分析与设计

本文利用经典控制与现代控制理论相结合的方法,分析、设计了一种复杂的时变非线性随机控制系统——空一空射击模态的综合火力/飞行控制(IFFC)系统。文中给出了飞行控制系统的构成与设计结果,建立了一种基于惯性座标系的指挥仪型火控解算模型,讨论了火飞耦合控制律的构成特点,设计了目标状态估值的卡尔曼滤波器,最后进行了整个IFFC 系统的数字仿真。大量仿真结果,特别是空战状态下飞机倒飞机动模态的自动进入和退出,表明了本文所设计的IFFC 系统具有良好的性能和一定的实际意义。     

基于TCP/IP协议的无人机IFFC系统仿真

为了提高无人机自主飞行、自主攻击的能力,设计一种整体式的无人机综合火力/飞行控制系统(IFFC系统),并对激光制导炸弹模态下的系统进行数字仿真.系统基于Winsock的TCP/IP协议的C/S模式,在服务器上完成无人机火控解算、火飞耦合器设计,在客户端设计基于PID算法的飞行控制模块.火控系统根据飞行状态和目标信息实时计算炸弹可达区域,瞄准距离误差经过火飞耦合器形成航向和俯仰控制命令反馈给飞控系统,驱动载机消.除瞄准误差,实现闭环控制.实验结果表明,无人机的瞄准速度和攻击精度都有所提高,为进一步开展自主式UAV的研究打下基础.     

基于空空导弹攻击模态的火/飞耦合器设计与仿真

火力/飞行综合控制系统可以实现快速精确的瞄准攻击,并可完成一些由人工无法实现的机动攻击.火/飞耦合器是整个综合控制系统的核心,是联系火力控制系统与飞行控制系统的枢纽.采用经典控制理论与数字仿真参数寻优相结合的方法,分析和设计一种火/飞耦合器模型,并给出仿真结果.     

空—空综合火力/飞行控制系统(IFFCS)的设计

本文研究综合火力/飞行控制系统的设计问题,在国内首次提出了一套设计空——空IFFC系统的比较系统有效的方法。本文成功地建立了IFFC系统设计中所涉及的诸子系统的模型并根据设计需要进行了简化,从而得到了一组比较合理的,具有纵侧分离性质的线性模型。为了使所设计的系统在各种限制下具有良好的动态性能,同时也为了控制规律设计与实现的方便,本文根据模型特点,提出了控制系统抗干扰设计的“强可控/弱可控”子系统分离设计的方法,这一方法是适用于一类线性系统设计较为一般的方法,它在IFFC控制器设计中的应用大大简化了调参规律并较好地解决了控制大小限制与Robust性的矛盾。整个设计对Robust性给予了充分的重视,文中给出了线性系统在非线性时变摄动下保持稳定的一个摄动界,利用这一结果研究了系统的时变摄动下的Robust性。仿真结果表明本文提出的方法设计的系统具有良好的Robust性和满意的时域特性。     

武装直升机IFFC系统的多重递阶结构设计

传统综合飞行/火力控制系统使用飞/火耦合器或者协调控制器实现系统综合,不利于整个系统的功能解耦.针对某型武装直升机的空-地射击模态设计了基于多重递阶控制结构的IFFC系统.第一重应用H∞二自由度设计方法实现直升机三姿态通道间的解耦控制,解决姿态跟踪问题.第二重通过火控解算,向第一重提供期望的姿态角指向.该结构极大减弱了各重回路间的功能耦合.仿真结果表明,系统具有良好的作战性能和较强的鲁棒性.     

综合火力/飞行控制技术

综合火力/飞行控制技术是实现武器系统自动攻击的关键技术之一.在阐述IFFC系统工作原理及组成部分的基础上,研究了空空机炮、空空导弹、空地攻击等不同攻击模态下采取的设计方法;阐明采用耦合控制器衔接火控系统与飞行控制系统的设计方法的缺点,论述了综合火力/飞行控制系统设计应以功能综合核心,由顶层向下整体的设计思想,使火控解算...     

综合火飞系统的可测状态模型与可测状态系统的分析

综合火力飞行控制(IFFC)系统设计必须解决二个基本问题:①IFFC 系统的数学描述与分析;②IFFC 控制器设计。本文详细讨论了前者。首先研究了一般的可测状态(MSV)系统的标准型、状态空间实现、稳定性问题。随后给出了适用于IFFC 系统设计的飞机动力学模型,推导了空对空射击火控模型,从而导出了描述IFFC 系统的具有纵侧分离性的MSV 模型,并给出了IFFC 系统的部分分析结果。IFFC 系统的MSV 模型兼具输入输出(IO)模型和状态空间(SS)模型的特征,同时更符合工程设计的要求。     

综合火力/飞行控制系统中目标状态估计器的分析与设计

本文主要研究用于综合火力/飞行控制(IFFC)系统中的目标状态估计器(TSE)的分析与设计问题。首先利用目标机动加速度的二阶马尔可夫模型,在横滚稳定的目标视线坐标系上建立了一种TSE 数学模型,其状态方程是九维非线性时变微分方程组,观测方程为四维线性定常方程组。尔后分析和讨论了该模型的结构特点,将其在算法上解耦简化为三个三维子系统,从而使滤波计算量大为降低,得到了便于实时处理的离散化TSE 数学模型。最后用离散形式的次优Kalman 滤波方法实现了对目标状态的滤波估计。仿真结果表明,目标状态估计精度较高,能够满足IFFC 系统的需要。     

变结构控制及其在综合火力/飞行控制系统中应用初探

首先介绍了综合火力/飞行控制系统和变结构控制的基本原理及其特点,然后对如何应用变结构控制理论进行火飞控制器设计进行了探讨。     

综合火力/飞行控制空对空射击模态研究

本文对综合火力/飞行控制空对空射击模态进行了理论上的探讨。建立了综合火力/飞行控制系统的数学模型;进行了侧向耦合控制器的设计;并对所设计的系统进行数字仿真,仿真结果表明整个系统具有良好的性能。     

综合系统多重递阶控制设计方法(二)空-空航炮模态协调控制器设计方法

采用多重递阶控制,研究综合控制系统的控制结构及其协调控制器设计方法.根据综合系统中各个子系统之间的功能耦合作用需求,提出综合系统多重递阶控制结构.基于该结构,提出协调控制器设计方法,即准稳态运动和运动解析关系的组合方法.采用所提出的控制结构和协调控制器设计方法,基于某验证机的控制增稳系统,设计了综合飞行/火力控制系统.仿真结果表明,所设计的综合控制系统获得了良好的动态性能,所提出的控制结构和协调控制器设计方法是可行的.     

基于飞参数据的飞行仿真模型验证

由于缺少真实数据的支持,飞行模拟器飞行仿真模型的验证一直缺乏有效的量化验证测试手段。针对这一现实难题,提出使用飞参数据进行模型验证的方法。通过介绍和分析飞参数据的来源、用途和特点,论证了该方法的可行性。设计和开发了飞参自动验模系统,介绍了其基本原理和结构组成,并对其中的难点和关键问题进行了深入研究分析,阐述了解决问题的思路和方法。试验结果验证了飞参验模系统的正确性和有效性,对提高飞行模拟器逼真度具有积极意义。     

基于虚拟飞行仿真的导弹控制系统设计

根据风洞虚拟飞行仿真系统的特点以及试验要求,设计了用于风洞虚拟飞行仿真的模型导弹的俯仰、偏航和滚转通道控制系统。导弹俯仰通道采用了迎角指令控制的三回路闭环控制结构,滚转通道采用了滚转姿态角指令控制的两回路闭环控制结构,而偏航通道采用液压驱动机构来开环控制侧滑角。利用极点配置法设计了俯仰和滚转通道的控制增益。最后通过数字仿真对所设计的控制系统进行了仿真验证。从数字仿真结果可以看出,无论是时域还是频域,所设计的俯仰和滚转通道闭环控制系统均能满足风洞虚拟飞行仿真的要求。     

综合系统多重递阶控制设计方法研究(一)空-空航炮的机身指向火控解算方法

为了满足综合系统多重递阶控制设计方法的需求,建立了空-空航炮的机身指向火控解算方法.该方法是在期望弹丸命中目标的情况下求解机身期望指向及其变化率.在某验证机的控制增稳系统上,采用所建立的火控解算方法以及综合系统多重递阶控制设计方法,设计了综合飞行/火力控制系统.仿真结果表明,所建立的空-空航炮机身指向火控解算方法较好地满足了综合飞行/火力控制系统的设计需求,获得了良好的综合控制系统动态性能.     

综合系统多重递阶控制设计方法(三) 空-地轰炸模态协调控制器设计方法

基于综合系统的多重递阶控制结构,研究了空-地轰炸模态的协调控制器设计方法。综合系统控制结构是根据综合系统的子系统之间的功能耦合作用确定的。基于该结构,提出了航迹准稳态运动和运动解析关系组合的协调控制器设计方法。采用所提出的设计方法,基于某验证机的控制增稳系统,设计了空-地轰炸模态的综合飞行/火力控制系统。仿真结果表明,所设计的综合控制系统获得了良好的动态性能,所提出的协调控制器设计方法是可行的。     

综合系统多重递阶控制设计方法(三)空-地轰炸模态协调控制器设计方法[1]

基于综合系统的多重递阶控制结构,研究了空-地轰炸模态的协调控制器设计方法.综合系统控制结构是根据综合系统的子系统之间的功能耦合作用确定的.基于该结构,提出了航迹准稳态运动和运动解析关系组合的协调控制器设计方法.采用所提出的设计方法,基于某验证机的控制增稳系统,设计了空-地轰炸模态的综合飞行/火力控制系统.仿真结果表明,所设计的综合控制系统获得了良好的动态性能,所提出的协调控制器设计方法是可行的.     

综合系统多重递阶控制设计方法(三)空-地轰炸模态协调控制器设计方法[1]

基于综合系统的多重递阶控制结构,研究了空-地轰炸模态的协调控制器设计方法.综合系统控制结构是根据综合系统的子系统之间的功能耦合作用确定的.基于该结构,提出了航迹准稳态运动和运动解析关系组合的协调控制器设计方法.采用所提出的设计方法,基于某验证机的控制增稳系统,设计了空-地轰炸模态的综合飞行/火力控制系统.仿真结果表明,所设计的综合控制系统获得了良好的动态性能,所提出的协调控制器设计方法是可行的.     

火控文摘

86001 综合飞行/火控计划唯一的飞行试验考虑(Unique flight test considerations for the integrated flight/fire control program; J.A.Kocher; Flight testing technology: A state-of-the-art reuiew, proceedings of the 13th annual symposium, 1982,9,19～22,211～219) 美国空军是1981年开始研制数字化的综合飞行/火控(IFFC)系统。打算在空对空和空对地射击及轰炸中把飞行员的手动控制与自动控制融合在一起。飞行员进行近似的机动,而IFFC精     

空间飞网系统牵拉模式影响研究

针对空间飞网系统任务设计需求,研究飞网牵拉模式对系统展开性能的影响。建立空间飞网系统拉出展开过程动力学模型,并通过地面试验对比验证了模型的有效性。面向任务需求建立空间飞网系统评价指标,针对四、六点牵拉模式,采用有限绳段方法对飞网系统进行建模仿真。模型中保持绳网质量和初始发射能量一致,对评价指标的分析结果表明,在六点牵拉模式下,飞网系统飞行性能指标和力学性能指标有明显提高,但能量利用率和系统可靠性小幅下降。     

综合火力／飞行控制系统空对空射击模态的半物理仿真研究

采用半实物仿真方法研究了综合火力／飞行控制系统的动态特性、作战有效性和工程实现的可行性。文中给出了系统的数学模型、系统的硬件结构和仿真试验结果。结果表明,综合火力／飞行控制系统可以减少瞄准过程时间,增加可射击时间,提高瞄准精度和系统稳定性,扩大攻击范围（全向攻击）,减轻飞行员工作负担,提高载机生存力。因而是很有发展前途的一种航空火力控制新概念。实验也表明工程实现是可能的。