板运动预估信息，通过控 制器切换模块将自动着舰纵向控制器由常规工程控制模块自动切换到最优预见伺服控制 模块，所述最优预见伺服控制模块利用下滑道轨迹以及纵向甲板运动的未来信息对舰载机 进行轨迹跟踪控制，实现对下滑道高度的跟踪及纵向甲板运动的补偿，用于甲板运动补偿 阶段；
[0045] 其中：控制器切换模块的纵向控制器切换律为：
[0046]
[0047] 式中：ST为油门开度，Se为升降舵偏角，S/1：)表示采用PID控制模块计算得到 的油门开度，8/1：)表示采用PID控制模块计算得到的升降舵偏角，STrc表示采用最优预见 伺服控制模块计算得到的油门开度，表示最优预见伺服控制模块计算得到的升降舵 偏角，t为从着舰开始计时的时间变量，tf为设定的控制器切换时间，也就是开始进入甲板 运动补偿阶段的时间，T为预定的着舰过程总时间。
[0048] 进一步的，所述常规工程控制模块采用PID控制控制方法。
[0049] 本发明的有益效果是：自动着舰纵向控制器为三个模块，常规工程控制模块、最优 预见伺服控制模块、控制器切换模块。其中，将自动着舰过程分为两个阶段：下滑道轨迹跟 踪阶段和甲板运动补偿阶段。
[0050] 在下滑道轨迹跟踪阶段，自动着舰纵向控制器采用常规工程控制模块。
[0051] 在甲板运动补偿阶段，即着舰前约&秒（工程上一般取12. 5秒）时纵向控制器 切换到最优预见伺服控制，利用下滑道轨迹以及纵向甲板运动的未来信息对舰载机进行精 确轨迹跟踪控制，从而实现对下滑道高度的跟踪及纵向甲板运动的补偿。而且，利用未来信 息进行前馈控制，可以提前对舰载机的舵面和油门实施平均操作以达到跟踪补偿目的，减 小瞬时的能量，并且加快响应速度，确保舰载机能在航母上安全着舰。
【附图说明】
[0052] 图1为舰载机非线性模型系统结构图；
[0053] 图2为舰载机纵向预见控制非线性系统结构图；
[0054] 图3为本发明所述的舰载机自动着舰下滑道高度跟踪曲线；
[0055] 图4为本发明所述的舰载机自动着舰纵向甲板运动跟踪曲线。
【具体实施方式】
[0056] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0057] 第一步：舰载机开始着舰，进入下滑道轨迹跟踪阶段，自动着舰纵向控制器采用常 规工程控制模块。
[0058] 常规工程控制模块的设计
[0059] 基于常规工程控制方法的舰载机自动着舰纵向控制系统主要由俯仰高度控制器、 姿态控制器和动力补偿控制器组成。该控制方法的设计方法参考了国外舰载机控制系统的 设计原理。
[0060] 通过自动调节升降舵的偏转来控制舰载机短周期的运动姿态，改变舰载机的下滑 轨迹，并按预定的下滑轨迹着舰。高度控制律为：
[0061]
[0062] 式中，0。为俯仰角反馈值，h。为预定下滑道高度指令，h为飞行高度反馈值，s为 传递函数算子，为高度控制器参数，A表示与平衡状态的偏量；
[0063] 俯仰姿态控制律为：
[0064] SePID= 8etrim+A8 ePID= 8etrim-KqAq+K0 (A0C-A0)
[0065] 式中，S/ID表示采用常规工程控制模块计算得到的升降舵偏角，Kq、1(0为俯仰姿 态控制器参数，\ 为平衡状态向量中的升降舵偏角，q为俯仰角速率反馈值。
[0066] 发动机动力补偿系统控制舰载机的迎角与速度，设计思想是通过迎角的变化量及 其积分来调节油门，从而使舰载机能始终保持基准迎角，从而对纵向轨迹角中的俯仰角有 良好跟踪响应；然后加入法向加速度信号，增加系统长周期阻尼，有效提高系统响应特性； 将气动舵的操作信息引入油门，能有效抑制气动舵偏转对飞行速度和迎角的影响。因此，动 力补偿控制律为：
[0067]
[0068] 式中，STPID表示采用常规工程控制模块计算得到的油门开度，a为迎角反馈值，az 为法向加速度反馈值，\为升降舵偏角反馈值，3为相应传感器滤波时间常数， ka、kaI、ka及^为油门控制器参数，STMni为平衡状态向量中的油门开度。
[0069] 第二步：在触舰前tf(工程上一般取12. 5秒）秒时，自动着舰纵向控制器接收到 甲板运动预估信息，通过控制器切换模块将自动着舰纵向控制器由常规工程控制模块自动 切换到最优预见伺服控制模块，所述最优预见伺服控制模块利用下滑道轨迹以及纵向甲板 运动的未来信息对舰载机进行轨迹跟踪控制，实现对下滑道高度的跟踪及纵向甲板运动的 补偿，用于甲板运动补偿阶段；
[0070] 最优预见伺服控制模块的自动着舰纵向控制律的计算方法如下：
[0071] 对舰载机全量非线性模型（如图1、2所示）进行配平和线性化处理，得到纵向状 态模型，经过离散化处理得到离散时间状态模型：
[0072] Ax(k+1) =AAx(k)+BAu(k)
[0073] Ay(k) =CAx(k)
[0074] 式中：x= [h,V，a，q, 0 ]T-状态向量，y=h-输出向量，u= [ST,SJ-控制输 入向量，-目标值向量，…一状态系数矩阵，m~一控制系数矩阵， 一输出系数矩阵，△表示与平衡状态量的偏量；其中，h为飞行高度反馈值，V为飞行速度反 馈值，a为迎角反馈值，q为俯仰角速率反馈值，0为俯仰角反馈值，STS油门开度反馈 值，\为升降舵偏角反馈值；
[0075] 下滑道轨迹跟踪误差信号定义为：
[0076] her(k) = [hc(k)+hd(k)]_h(k)
[0077] 式中：h。为预定下滑道高度指令，hd为甲板理想着舰点高度预估值；
[0078] 将下滑道轨迹跟踪误差信号的一阶差分值与状态向量x的一阶差分值作为新 的状态变量，得到如下误差系统：
[0079]
[0080]
[0081] 讲一步改写为：
[0082]
[0083]
[0084] 4为单位阵；
[0085] 已知当前k时刻直到未来N步的目标值，定义误差系统的评价函数为如下包含跟 踪误差项和控制增量输入项的二次型：
[0086]
[0087] 其中，^ -半正定权重矩阵，feR…一正定权重矩阵；[0088] 由此最优化求解方法，计算得到基于最优预见伺服控制的自动着舰纵向控制律：
[0089]
[0090]
[0091] 式中，STrc表示采用最优预见伺服控制模块计算得到的油门开度，S，表示最优 预见伺服控制模块计算得到的升降舵偏角，^为状态反馈控制矩阵，Fh。为未来信息前馈控 制矩阵，I、￡为中间变量，hd为甲板运动预估模块得到的理想着舰点高度预估值。
[0092] 其中：控制器切换模块的纵向控制器切换律为：
[0093]
[0094] 式中：ST为油门开度，S6为升降舵偏角，S/^表示采用PID控制模块计算得到 的油门开度，8/1：)表示采用PID控制模块计算得到的升降舵偏角，STrc表示采用最优预见 伺服控制模块计算得到的油门开度，S表示最优预见伺服控制模块计算得到的升降舵偏 角，t为从着舰开始计时的时间变量，tf为设定的控制器切换时间，也就是开始进入甲板运 动补偿阶段的时间，T为预定的着舰过程总时间。
[0095] 上述油门开度控制信号ST、升降舵偏角控制信号发送给纵向操纵执行机构，