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基于自适应AR模型的甲板运动预估技术

飞行力学 2018年第3期36卷 33-36页

作者：侯敏甄子洋龚华军南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106

甲板运动对飞机安全着舰存在很大的影响,将甲板运动的未来信息引入飞机控制中可以降低这一影响,但是甲板运动的未来数据很难得到。为此,采用自适应AR模型对甲板运动进行预估。根据随时间不断增加的历史数据,设计了预估模型参数实时更新... 详细信息

甲板运动对飞机安全着舰存在很大的影响,将甲板运动的未来信息引入飞机控制中可以降低这一影响,但是甲板运动的未来数据很难得到。为此,采用自适应AR模型对甲板运动进行预估。根据随时间不断增加的历史数据,设计了预估模型参数实时更新的自适应律,研究了一种基于自适应AR甲板运动实时预估算法。基于MATLAB,利用确定性甲板运动模型和随机模型分别作为甲板运动的数据源,验证了算法的可行性。仿真结果表明,基于自适应AR模型的预估算法对于甲板运动的预估误差很小,预估响应较快。

关键词：着舰甲板运动预估自适应AR模型

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一种面向航空母舰甲板运动状态预估的鲁棒学习模型

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自动化学报 2024年第9期50卷 1785-1793页

作者：王可徐明亮李亚飞姜晓恒鲁爱国李鉴郑州大学计算机与人工智能学院郑州450001 武汉数字工程研究所武汉430074

航母甲板在风、浪、流等因素影响下做六自由度不规则运动,影响舰载机着舰精度.航母甲板运动预估与补偿是自动着舰系统的重要功能之一,也是提高舰载机着舰安全性与成功率的关键技术之一.为此,提出一种面向甲板运动预估的鲁棒学习模型,通... 详细信息

航母甲板在风、浪、流等因素影响下做六自由度不规则运动,影响舰载机着舰精度.航母甲板运动预估与补偿是自动着舰系统的重要功能之一,也是提高舰载机着舰安全性与成功率的关键技术之一.为此,提出一种面向甲板运动预估的鲁棒学习模型,通过基本构建单元自适应演化出复杂学习系统.构建单元的训练采用非梯度的伪逆学习策略,提高了训练效率,简化了学习控制超参数调优;构建单元的架构设计采用数据驱动的策略,简化了架构超参数调优;采用图拉普拉斯正则化方法提高了模型对噪声和意外扰动的鲁棒性.通过某型航母在中等海况条件下以典型航速巡航时的仿真实验,验证了所提方法在甲板纵摇、横摇以及垂荡运动预估问题中的有效性及鲁棒性.

关键词：航空母舰甲板运动预估鲁棒性机器学习仿真验证

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基于卡尔曼滤波的理想着舰点垂向运动估计

电光与控制 2014年第6期21卷 90-93页

作者：李玉峰张斌纪景立中国人民解放军94840部队空军工程大学信息与导航学院

为了满足无人机着舰的高精度需求,提高对航母运动的预报精度,研究了甲板运动预估技术。利用有理形式的成型滤波器引入白噪声作为系统输入,以拟合航母俯仰运动,运用卡尔曼滤波理论对航母甲板的俯仰运动进行了预估;并在此基础上,结合对甲... 详细信息

为了满足无人机着舰的高精度需求,提高对航母运动的预报精度,研究了甲板运动预估技术。利用有理形式的成型滤波器引入白噪声作为系统输入,以拟合航母俯仰运动,运用卡尔曼滤波理论对航母甲板的俯仰运动进行了预估;并在此基础上,结合对甲板升沉及横滚运动的预估结果,实现对理想着舰点垂向运动的预估。仿真结果表明,能够有效将航母甲板的俯仰运动及理想着舰点垂向运动提前3秒预报,对提高着舰安全性有着重要意义。

关键词：无人机着舰航母运动卡尔曼滤波甲板运动预估理想着舰点

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基于鲁棒预见控制的直升机着舰控制技术研究

基于鲁棒预见控制的直升机着舰控制技术研究

作者：侯敏南京航空航天大学

学位级别：硕士

无人直升机具有可垂直起降、可定点悬停和良好的低空低速性等优点,在民用和国防领域具有重要的应用价值。舰载无人直升机能够实现空间作战、电子战、战地预警、情报侦察、探测攻击等多项作战任务。很多国家都加大对舰载无人直升机的研... 详细信息

无人直升机具有可垂直起降、可定点悬停和良好的低空低速性等优点,在民用和国防领域具有重要的应用价值。舰载无人直升机能够实现空间作战、电子战、战地预警、情报侦察、探测攻击等多项作战任务。很多国家都加大对舰载无人直升机的研究力度,然而由于飞控、导引以及回收等技术的复杂性,舰载无人直升机的着舰技术还有很大的发展空间。本文针对无人直升机下降着舰阶段(从直升机到达甲板的正上方至最终成功着舰的阶段)的飞行控制问题和甲板运动预估问题进行研究,为无人直升机的着舰技术研究提供理论参考。论文针对未来甲板运动信息难以获得的问题,提出了一种基于自适应自回归(Auto Regressive,AR)模型的甲板运动预估算法,利用甲板运动历史信息,预估未来运动信息,并通过数学仿真验证其预估效果。仿真结果表明,基于自适应AR甲板运动预估器的预估误差很小,符合系统要求。将未来甲板运动信息通过前馈通道引入系统的控制输入中,可提前对当前系统的控制输入进行指导,从而消除系统的跟踪滞后和跟踪误差,以达到甲板运动补偿的目的。论文针对无人直升机下降着舰阶段的飞行控制问题,运用最优预见控制方法,分别设计直升机纵向、横向、航向、以及高度着舰控制器,各通道的控制器可分为状态反馈控制模块和前馈控制模块,解决了直升机着舰基准轨迹跟踪问题和甲板运动补偿问题。将所设计的最优预见控制器代入直升机数学模型进行仿真验证,通过与传统PID控制器的控制效果进行对比,突出了最优预见控制对于系统动态基准轨迹跟踪性能以及甲板运动补偿性能的优越性,但系统的抗干扰能力较差。论文针对存在的大气紊流干扰,在最优预见控制的基础上,提出了一种鲁棒预见控制方法,综合解决了系统环境干扰抑制问题、基准轨迹跟踪问题以及甲板运动补偿问题。基于纵向、横向、航向、以及高度通道分开设计的思想,运用所提出的鲁棒预见控制方法,设计了无人直升机着舰控制系统。将所设计的各通道控制器代入直升机数学模型进行仿真验证,与最优预见控制器的控制效果进行对比。仿真结果表明,鲁棒预见控制系统具有良好的动态基准轨迹跟踪性能和较强的抗干扰能力。

关键词：舰载直升机最优预见控制鲁棒预见控制自动着舰甲板运动预估大气紊流抑制自适应AR模型