题目：舰载飞机起降过程中多人机系统建模与应用研究

航空母舰/舰载飞机系统的发展历史充分表明，舰载飞机的起飞和着舰技术至关重要。论文研究工作的展开，就是在我国对发展航空母舰/舰载飞机以提高海军战斗力的迫切需求背景下，就如何提高舰载飞机的起降安全性问题，对舰载飞机起降飞行技术进行研究。为实现对上述目标的研究，本文建立了舰载飞机起降过程中的多体人机系统模型。本文通过对舰载飞机滑跃起飞和进舰着舰过程的分析，提取出关键实体，包括舰载飞机、起落架系统、航空母舰、光学助降引导系统、着舰信号指挥官、驾驶员、滑跃甲板、拦阻系统以及风场环境等。针对这种多学科交叉问题，通过分析各子系统之间相互关联方式或规则，确立了各实体的建模理论，从而建立了完整的舰载飞机起降过程中的多体人机系统模型。通过仿真计算，检验了系统模型的正确性和结果的合理性。在舰载飞机-起落架-航空母舰多体动力学系统中，各实体间相互运动关系复杂，其数学建模涉及众多坐标系。利用张量对时变坐标系变换具有不变性，动力学方程在推导过程中能保证形式上的一致性，使得最终的舰载飞机-起落架-航空母舰多体动力学模型统一为简明的表达形式。同时张量采用矩阵记法，与通用编程软件的结合更加有效，并在实际应用中得到了验证。针对滑跃起飞方式的特殊性，对舰载飞机滑跃起飞安全性内容进行归纳总结，探索提高舰载飞机滑跃起飞安全性的途径。通过分析航空母舰运动对舰载飞机起飞的影响机理，选择离舰爬升率作为评价起飞安全性的关键参数；结合舰载飞机起飞作业程序，确立起飞时机决策方法；在此基础上，利用人工神经网络的预测能力并结合有利/不利起飞时机的特征，建立舰载飞机起飞时机辅助决策系统模型。仿真结果表明，系统模型能够有效地为起飞指挥官提供辅助决策信息，提高舰载飞机起飞安全性。依靠光学助降系统进行目视着舰，仍然是舰载飞机在人工控制着舰下的最基本手段。本文从舰载飞机、航空母舰和FLOLS三者之间的空间关系出发，解析光学助降引导系统的基本原理，并着重对FLOLS的稳定控制律展开研究。在此基础上，本文建立了具有稳定补偿功能的FLOLS模型。最后以具体仿真实例验证模型的合理性与精确性。在舰载飞机进舰着舰的过程中，驾驶员根据飞行偏差的大小采取不同的操作方式，符合人的变策略控制行为特征。本文将滑动模态变结构控制理论与经典驾驶员控制模型相结合，建立驾驶员变策略控制模型，从而实现了驾驶员多任务模型的统一。通过分析LSO在舰载飞机进舰着舰过程中的任务和行为特征，分别采用神经网络技术和模糊逻辑理论实现LSO模型中的甲板运动预测功能和偏差判断功能。仿真表明，基于智能决策和控制理论，本文针对舰载飞机进舰着舰过程中涉及的人引导和控制建模是合理有效的。本文建立的舰载飞机起降过程中的多人机系统模型，不仅能够研究一般的舰载飞机起降动力学问题，而且对研究航空母舰-舰载飞机的适配性、舰载飞机-起落架-航空母舰动力学互耦合等多学科交叉问题有着重要的理论和实际意义，为探索LSO对驾驶员行为的影响特性、研究二者协作机理提供便利的仿真工具。