大綱第1頁/共55頁第一頁，共56頁。綜合飛行/火力控制概念的提出戰(zhàn)術(shù)任務(wù)精度高、攻擊有效確保生存火力控制：提供正確命中和摧毀敵方目標的有效手段飛行控制：有效地跟蹤目標的戰(zhàn)術(shù)機動，提高自我生存力駕駛員“機動無法攻擊”“攻擊不能機動”工作負擔(dān)大連續(xù)作戰(zhàn)能力差人工瞄準操縱飛機武器發(fā)射和投放?第2頁/共55頁第二頁，共56頁。綜合飛行/火力控制概念的提出綜合飛行/火力控制：IFFC－IntegratedFlight/FireControl基本思想：通過飛行/火力耦合器把飛行控制系統(tǒng)和火力控制系統(tǒng)綜合起來，形成一個閉環(huán)武器自動攻擊、投放的系統(tǒng)。也就是說，通過將飛機平臺和傳感器結(jié)合在一起，達到控制飛機的航跡和姿態(tài)，幫助駕駛員自動實現(xiàn)瞄準攻擊的目的。第3頁/共55頁第三頁，共56頁。綜合飛行/火力控制概念的提出戰(zhàn)術(shù)任務(wù)精度高、攻擊有效確保生存火力控制：提供正確命中和摧毀敵方目標的有效手段飛行控制：有效地跟蹤目標的戰(zhàn)術(shù)機動，提高自我生存力駕駛員IFFC“機動無法攻擊”“攻擊不能機動”工作負擔(dān)大連續(xù)作戰(zhàn)能力差攻擊瞄準自動化提高武器投放精度提高生存能力擴大投放包線人工瞄準操縱飛機武器發(fā)射和投放耦合瞄準自動調(diào)整軌跡和姿態(tài)自動/半自動武器投放第4頁/共55頁第四頁，共56頁。直升機IFFC技術(shù)的研究發(fā)展國外上世紀八十年代，以UH-60“黑鷹”、AH-64“阿帕奇”為樣機開展武裝直升機IFFC試驗性工作，并作了初步的原理驗證與效益評估。上世紀九十年代初，由美國的Sikorsky飛機公司提交了有關(guān)武裝直升機綜合飛行／火力控制的問題描述和概念定義的正式文件，并通過軍方評審，從而完成了系統(tǒng)定義，初步確定了實現(xiàn)該綜合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案與技術(shù)途徑。上世紀九十年代，以RAH-66為代表，在武裝直升機上正式實現(xiàn)了IFFC技術(shù)，開展了綜合飛行／火力控制的飛行員閉環(huán)綜合仿真試驗。國內(nèi)國內(nèi)有武裝直升機IFFC技術(shù)的局部研究，但缺乏全面深入的研究和具體實現(xiàn)武裝直升機國內(nèi)外研究進展第5頁/共55頁第五頁，共56頁。直升機IFFC技術(shù)概述在轉(zhuǎn)彎機動中投放空/地炸彈空/地射擊攻擊（迅猛機動遭遇）空/空射擊在固定翼IFFC中沒有在轉(zhuǎn)彎機動中發(fā)射導(dǎo)彈沿精確規(guī)定的航線地面投影部署精密武器：智能傳感器、地雷、裝有引信的武器等空/地組合火箭/旋轉(zhuǎn)式機炮攻擊（迅猛機動遭遇）空/地組合火箭/旋轉(zhuǎn)式機炮攻擊導(dǎo)彈發(fā)射的空/空瞄準狀態(tài)以與本機速度矢量的夾角很大的角度發(fā)射導(dǎo)彈固定翼攻擊機IFFC功能武裝直升機IFFC功能第6頁/共55頁第六頁，共56頁。直升機IFFC技術(shù)概述發(fā)射前機動發(fā)射后機動耦合瞄準武器包線管理反沖補償導(dǎo)彈指向IFFC功能模態(tài)分析第7頁/共55頁第七頁，共56頁。直升機IFFC技術(shù)概述耦合瞄準：實現(xiàn)了自動機動攻擊功能，能極大地減輕駕駛員射擊時的工作負擔(dān)；發(fā)射前/后機動：改善了低速與懸停時火箭彈的發(fā)射能力，增強了機動逃逸性能；武器包線管理：使飛行員駕駛飛機作機動飛行時，能保證轉(zhuǎn)塔機炮和目標獲取系統(tǒng)仍指向目標；反沖補償：能改善火炮/火箭彈發(fā)射時引起的角度暫態(tài)響應(yīng)，提高瞄準精度。第8頁/共55頁第八頁，共56頁。直升機IFFC技術(shù)概述武器IFFC模態(tài)耦合瞄準機炮反沖補償增強火力控制武器包線管理綜合燃油管理固定機炮√√√√炮塔式機炮√√√√火箭彈√√√紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈√√√激光制導(dǎo)導(dǎo)彈√√IFFC耦合瞄準極大地提高了固定武器發(fā)射的準確性與快速性，火箭與固定機槍類的瞄準誤差在IFFC模態(tài)下減少50%，在全自動模態(tài)減少量達75%。在IFFC模態(tài)下，火箭、固定機槍與“毒刺”導(dǎo)彈的占位時間分別減少44%、65%、43%。耦合瞄準大大減輕了飛行員工作負擔(dān)，IFFC模態(tài)下，投射火箭彈、固定機槍槍彈與“毒刺”導(dǎo)彈時，飛行員工作負擔(dān)分別減少56%、57%、67%。IFFC能增加多目標環(huán)境下同時攻擊威脅個數(shù)。第9頁/共55頁第九頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：IFFC構(gòu)型及工作原理IFFC控制構(gòu)型工作原理由機載跟蹤雷達給出的目標測量信息，經(jīng)目標狀態(tài)估計器提供目標的運動狀態(tài)信息，由機載自身傳感器提供本機信息，經(jīng)火控解算給出瞄準偏差信號，一方面通過平視顯示器傳給駕駛員，另一方面，將該信息輸送給飛行/火力耦合器，由飛行/火力耦合器產(chǎn)生控制指令送至飛行控制系統(tǒng)，由飛行控制系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)操縱指令，操縱飛機機動，使瞄準偏差趨向于零，從而自動完成對目標的瞄準、攻擊和投放。第10頁/共55頁第十頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：功能分析功能分析1.內(nèi)回路：飛行控制回路2.中回路：空間指向跟蹤回路3.外回路：戰(zhàn)術(shù)任務(wù)回路第11頁/共55頁第十一頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：功能分析飛行控制回路 多自由度解耦控制功能；姿態(tài)響應(yīng)類型（AC）、速率響應(yīng)類型（RC）；飛控系統(tǒng)的設(shè)計為關(guān)鍵；空間指向回路 多模態(tài)飛行/火力協(xié)調(diào)控制功能；HH、DH、PH、RCDH、RCHH、ACAH、TRC； 飛/火協(xié)調(diào)控制器設(shè)計為關(guān)鍵戰(zhàn)術(shù)任務(wù)回路 實現(xiàn)空-空機炮、空-空導(dǎo)彈、空-地機炮、空-地導(dǎo)彈等IFFC模態(tài)； 火控解算驅(qū)動機體運動形式；火控解算、目標狀態(tài)估計器設(shè)計為關(guān)鍵第12頁/共55頁第十二頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：飛行控制系統(tǒng)IFFC中的作用：綜合飛行/火力控制系統(tǒng)表現(xiàn)為火力控制系統(tǒng)與飛行控制系統(tǒng)相結(jié)合，并以飛行控制系統(tǒng)為紐帶實現(xiàn)系統(tǒng)綜合的功能。由于武裝直升機在進入火力攻擊狀態(tài)時，經(jīng)常處于控制信號的作用或駕駛員的操縱下，飛行方向不斷變化，要求對飛機姿態(tài)的控制具有較高的快速性和準確性，以便有效地實現(xiàn)對目標的跟蹤瞄準。飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與性能的好壞對綜合控制系統(tǒng)的效果有著直接影響。飛控系統(tǒng)設(shè)計要求：1）增穩(wěn)；2）對輸入指令良好的響應(yīng)特性；3）調(diào)整或消除飛機軸間的交叉耦合效應(yīng)。ADS-33第13頁/共55頁第十三頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：飛行控制系統(tǒng)飛行控制律設(shè)計方法：經(jīng)典控制系統(tǒng)設(shè)計方法：通常是在直升機整個飛行包線范圍內(nèi)選擇幾個典型的飛行狀態(tài)點進行設(shè)計，然后再在整個飛行包線內(nèi)進行仿真微調(diào)控制器參數(shù)，控制方法雖然簡單，但是卻非常耗時，而且控制器的魯棒性差，得到的通常是適當(dāng)勝任的設(shè)計而不是最佳設(shè)計，不能保證在以后高性能直升機的設(shè)計上是勝任的。特別是，當(dāng)系統(tǒng)有多個耦合輸入和輸出時，用經(jīng)典控制法來設(shè)計其的控制器是非常困難。現(xiàn)代多變量控制律設(shè)計方法：線性二次調(diào)節(jié)器設(shè)計、多變量模型跟蹤方法、H∞設(shè)計法、μ綜合方法、反饋線性化設(shè)計、模糊控制設(shè)計方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法等。第14頁/共55頁第十四頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：飛行控制系統(tǒng)多變量模型跟蹤方法：

結(jié)構(gòu)簡單，各模塊意義明確，便于調(diào)整參數(shù)；對任務(wù)剪裁飛行控制律和重構(gòu)飛行控制律有吸引力。第15頁/共55頁第十五頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：飛行控制系統(tǒng)多模態(tài)電傳飛行控制系統(tǒng)：先進AH-64電傳操縱系統(tǒng)的控制律結(jié)構(gòu)第16頁/共55頁第十六頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：飛行控制系統(tǒng)多模態(tài)電傳飛行控制系統(tǒng)：RAH-66電傳操縱系統(tǒng)的控制律結(jié)構(gòu)第17頁/共55頁第十七頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：飛行控制系統(tǒng)RAH-66電傳操縱系統(tǒng)的控制律結(jié)構(gòu)：基本飛行控制系統(tǒng)（PFCS）自動飛行控制系統(tǒng)（AFCS）PFCS包含基本控制率，可靠性高，即使發(fā)生故障也能保證最低要求的飛行能力；PFCS的指令形成功能塊中對消飛機的固有響應(yīng)；為避免大機動飛行造成的門限飽和，RAH-66加入了前饋角速率指令模型以及相應(yīng)的反饋回路，速率反饋回路僅在PFCS工作時接通。AFCS主要用于增強飛機任務(wù)能力和操縱品質(zhì)，AFCS指令通過指令限制環(huán)節(jié)與PFCS連接，當(dāng)AFCS發(fā)生故障時，限制環(huán)節(jié)通過邏輯分析切斷其輸出，實現(xiàn)故障隔離；AFCS的指令模型模塊用于生成期望的狀態(tài)響應(yīng)。第18頁/共55頁第十八頁，共56頁。多模態(tài)電傳飛行控制系統(tǒng)：武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：飛行控制系統(tǒng)HACT驗證機電傳操縱系統(tǒng)的控制律結(jié)構(gòu)第19頁/共55頁第十九頁，共56頁。HACT的關(guān)鍵概念：武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：飛行控制系統(tǒng)狀態(tài)識別：系統(tǒng)基于飛行器和環(huán)境測量自動辨識飛行狀態(tài)和任務(wù)策略。它的挑戰(zhàn)在于要在整個飛行包線內(nèi)、在任何環(huán)境條件下，以及實時地動態(tài)識別飛行狀態(tài)。無憂慮機動：用來描述預(yù)測和提示結(jié)構(gòu)及氣動限制超出開始的術(shù)語，它用某種方式幫助駕駛員避免出現(xiàn)這些超出現(xiàn)象。適當(dāng)?shù)夭僮鳎瑹o憂慮機動可以使駕駛員能夠直觀地利用真實的飛行器飛行包線，而不必因為對包線接近程度的不確定而預(yù)留很大的安全邊界。帶來的困難和下面的情況有關(guān)：開發(fā)一個復(fù)雜的系統(tǒng)，要其能夠預(yù)測多重及可能沖突的超出數(shù)的開始，以及能以一種減輕駕駛員負擔(dān)的方式通知這些信息給駕駛員。任務(wù)剪裁：用來描述自動模式轉(zhuǎn)換到適當(dāng)?shù)娘w行控制響應(yīng)類型的術(shù)語。當(dāng)與狀態(tài)識別耦合后，任務(wù)剪裁將允許飛行器飛行品質(zhì)能根據(jù)操縱狀況自動優(yōu)化，而不必要求駕駛員人工選擇控制律。它的挑戰(zhàn)在于增益的轉(zhuǎn)換要以駕駛員可以接受的平滑的方式進行。第20頁/共55頁第二十頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：火控解算主要解決各種機載航空武器在投放時如何達到投放條件以及如何控制它們的投放時機、方向等問題。空對地射擊火力控制主要解決攻擊機對地面目標投放模型武器進行攻擊時的瞄準建模問題，它依照一定的算法使攻擊機上發(fā)射的彈丸落到計算出的命中目標點，從而擊中地面目標，完成對地攻擊任務(wù)。IFFC中的作用：火控系統(tǒng)發(fā)展過程：第21頁/共55頁第二十一頁，共56頁。擾動光環(huán)瞄具將陀螺測量的本機角速率作為視線角速率進行火控解算，只要駕駛員跟蹤目標時使中心光點保持在目標上，則本機機體角速率就能與視線角速率相等,這就要求駕駛員必須在飛機跟蹤過程中始終把中心光點保持在目標上，這一點往往是比較困難的。通常使用的前置計算光學(xué)瞄準具(LCOS)就是擾動光環(huán)瞄準具的一個實例。擾動光環(huán)瞄準具指揮儀型瞄準具常見的火控解算模型：兩者的主要區(qū)別是測量視線角速率的方法不同武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：火控解算指揮儀型瞄具通過角跟蹤雷達或光電跟蹤器和卡爾曼濾波器交聯(lián)使用來獲取目標視線角速率。這樣，就使得指揮儀系統(tǒng)比擾動光環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜的多，計算量也比較大。但相應(yīng)的，其跟蹤!截獲目標的能力以及炮線角的解算精度也大為提高。第22頁/共55頁第二十二頁，共56頁。火控解算示例：武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：火控解算建立適用于在武裝直升機上用機槍（或火箭彈）攻擊坦克等地面目標的火控系統(tǒng)模型，設(shè)計其火控算法，解算結(jié)果為彈丸飛行時間及機體坐標系中的期望武器軸線指向角及。火力控制原理框圖：第23頁/共55頁第二十三頁，共56頁。相對和絕對坐標系中空對地射擊前置跟蹤瞄準狀態(tài)的矢量圖

：武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：火控解算火控解算過程：合適的坐標系中建立的瞄準狀態(tài)矢量圖；列寫火控命中方程組；結(jié)合目標與本機的運動參數(shù)和本機飛行姿態(tài)以及彈丸的彈道規(guī)律，解算出期望的武器軸線指向第24頁/共55頁第二十四頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：火控解算火控命中方程組：經(jīng)過一個彈丸飛行時間后，目標的距離矢量為當(dāng)前距離向量與補償目標運動的提前量之和：同時外彈道軌跡確定的彈丸發(fā)射后經(jīng)時間飛過的距離矢量為：若不考慮側(cè)偏量的影響。則上式變?yōu)椋阂獦?gòu)成正確的瞄準攻擊，必須使彈丸飛行時間后，彈丸與目標在命中點相遇，即有如下的向量方程成立：也即是有火控解算基本方程：_____________最終解算方程：第25頁/共55頁第二十五頁，共56頁。火控算法的關(guān)鍵之處：武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：火控解算建立估算下發(fā)彈丸指令校正值的脫靶量遞推模型原因分析：脫靶量是很復(fù)雜的隨機過程，其參數(shù)隨環(huán)境、飛機與目標的機動情況等而變化，絕對準確的模型在實際中是幾乎得不到的，也很難用一個數(shù)學(xué)模型去適應(yīng)于各種條件，所以根據(jù)此模型得到的校正值只在一定條件下才會是最佳，使得閉環(huán)校正后會存在一定的殘差。應(yīng)對措施：1.采用自校正閉環(huán)算法以增強魯棒性；2.應(yīng)有消除殘差的措施，當(dāng)前采用較多的為灰色殘差模型預(yù)測方法。第26頁/共55頁第二十六頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：目標狀態(tài)估計器火控解算除需要一些攻擊機的狀態(tài)參數(shù)外，還需要目標的速度、加速度及瞄準線角速度等運動參數(shù)；受現(xiàn)有測量環(huán)境與儀器精度的影響，機載測量裝置測得的參數(shù)常混有較大的誤差成分(噪音)，精度不高，不能直接用于火力控制系統(tǒng)的解算，必須經(jīng)過濾波處理；有些參數(shù)(如目標的加速度)尚無法直接測量必要性：目的：提高測量參數(shù)精度；得到不可測參量的估值。第27頁/共55頁第二十七頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：目標狀態(tài)估計器根據(jù)瞄準裝置對目標的跟蹤，獲得在飛機機體軸系中目標的斜距、方位角、高低角(有時還包括它們的變化率)；利用合適的濾波算法估計出火控解算所要求的目標運動參數(shù)，作為火控解算模塊的輸入量。IFFC中的作用：目標狀態(tài)估計器的關(guān)鍵技術(shù)：建立較合理的目標機動模型；選擇合適的濾波器，改進濾波手段。第28頁/共55頁第二十八頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：目標狀態(tài)估計器目標機動模型：建模方法建模的一般原則：使模型符合實際，同時又便于數(shù)學(xué)處理。建模方法1：不考慮目標機動，常用的有常速（CV）模型和常加速模型（CA）特點是模型簡單，易于數(shù)學(xué)處理，實時性高，但精度低，在目標機動較大時，會帶來較嚴重誤差。建模方法2：為機動目標模型，即為提高模型的準確度考慮目標的機動性。

該類模型中，描述機動目標加速度是建模的核心。由于目標機動形式的多樣性和隨機性，要建立正確的目標加速度模型是十分困難的，常采用的加速度模型為一階與二階高斯-馬爾科夫過程模型、當(dāng)前統(tǒng)計模型等。第29頁/共55頁第二十九頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：目標狀態(tài)估計器目標機動模型：跟蹤坐標系直角坐標系：狀態(tài)的線性外推（目標狀態(tài)模型）和非線性的狀態(tài)更新（測量模型）視線（極）坐標系：非線性的狀態(tài)外推和線性的狀態(tài)更新北天東坐標系：直角坐標系與視線坐標系的折衷混合坐標系：結(jié)合了直角坐標系與視線坐標系二者的一些優(yōu)點跟蹤坐標系的選擇對于濾波器的穩(wěn)定性、跟蹤性能及計算量有較大的影響第30頁/共55頁第三十頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：目標狀態(tài)估計器直角坐標系下目標機動模型目標狀態(tài)模型測量模型第31頁/共55頁第三十一頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：目標狀態(tài)估計器對狀態(tài)估值最有效也是最常用的方法為卡爾曼濾波技術(shù)：固定參數(shù)的卡爾曼濾波算法，常增益卡爾曼濾波算法、自適應(yīng)卡爾曼濾波算法等針對大機動目標的情況還出現(xiàn)了一些非線性算法

濾波算法如何在保證實時性的前提下提高估值精度仍有待進一步的研究

第32頁/共55頁第三十二頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：目標狀態(tài)估計器ExtendedKalman濾波算法（EKF）第33頁/共55頁第三十三頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：目標狀態(tài)估計器ExtendedKalman濾波算法（EKF）第34頁/共55頁第三十四頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：飛/火耦合器飛/火耦合器為綜合飛行／火力控制系統(tǒng)的核心，是聯(lián)系飛行控制系統(tǒng)與火力控制系統(tǒng)的樞紐，它將原來分離的火力控制系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)有機地綜合到一起，實現(xiàn)了綜合控制的概念。IFFC中的作用：工作原理：主要功能是耦合瞄準，即將火控解算得到的期望機炮軸線指向與直升機的實際機炮軸線進行比較，利用誤差信號生成合適的飛控系統(tǒng)與武器隨動系統(tǒng)的控制指令，從而操縱直升機和武器軸線運動，消除瞄準誤差。第35頁/共55頁第三十五頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：飛/火耦合器飛／火耦合器的設(shè)計應(yīng)滿足飛／火基本控制原理：令射擊瞬間距離向量和

命中時所要求的向量之間的角誤差e等于零；為IFFCS提供合適的系統(tǒng)阻尼，使消除瞄準誤差快速而無振蕩；在飛控系統(tǒng)操縱權(quán)限內(nèi)滿足火／飛操縱要求；協(xié)調(diào)飛控與武器隨動系統(tǒng)的指令分配；應(yīng)限制自動操縱指令和直升機過載，以確保安全；在飛行包線內(nèi)，系統(tǒng)具有足夠的魯棒性。設(shè)計要求：第36頁/共55頁第三十六頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：飛/火耦合器設(shè)計方法：經(jīng)典控制、現(xiàn)代控制、H控制、專家系統(tǒng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，以及采用PID結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)仿真尋優(yōu)等方法方法比較：

考慮到綜合飛行／火力控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，應(yīng)用經(jīng)典或現(xiàn)代控制理論

方法會有較大困難，且難以保證性能。而仿真尋優(yōu)方法結(jié)構(gòu)簡單明確，易于調(diào)整，通過仿真調(diào)參能保證性能。第37頁/共55頁第三十七頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：飛/火耦合器設(shè)計方法：PID結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)仿真尋優(yōu)不具備魯棒性功能單一結(jié)構(gòu)形式不統(tǒng)一不適應(yīng)全自動攻擊作戰(zhàn)火飛耦合器的任務(wù)就是根據(jù)指令炮線角和本機的現(xiàn)有姿態(tài)向量，確定出應(yīng)施加于飛控系統(tǒng)的指令信號第38頁/共55頁第三十八頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：設(shè)計、分析關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)綜合系統(tǒng)中子系統(tǒng)之間的功能耦合作用分析綜合控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)以及子系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)控制結(jié)構(gòu)滿足綜合控制系統(tǒng)需求的飛行控制器設(shè)計方法滿足綜合控制系統(tǒng)需求的耦合協(xié)調(diào)控制器設(shè)計方法綜合控制系統(tǒng)的性能評價方法第39頁/共55頁第三十九頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：評估技術(shù)及指標評估技術(shù)設(shè)計時的性能評估：從IFFC的功能分析入手，明確飛行控制回路、空間指向回路、戰(zhàn)術(shù)任務(wù)回路的物理意義以及性能需求；結(jié)合ADS-33規(guī)范和各種穩(wěn)態(tài)性能要求提出完整的IFFC性能評價指標；最后根據(jù)各回路的物理意義剪裁指標來進行性能評價。

仿真（實時/非實時）、試飛時的性能評估：

IFFC的性能最終要在現(xiàn)實威脅條件下進行飛行試驗證實，但初步結(jié)果可以采用仿真方法得到。該方法包括有關(guān)飛機、飛行控制、武器和目標/威脅性能的一些關(guān)鍵因素。為確定各種情況下的系統(tǒng)精度，通常需要進行蒙特卡羅運算。

第40頁/共55頁第四十頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：設(shè)計評估技術(shù)飛行控制回路的性能評價性能需求為：使直升機系統(tǒng)解耦，改善系統(tǒng)的回路頻率特性和穩(wěn)定性；以被控量的速率作為設(shè)計目標，也即是采用角速率指令響應(yīng)形式(RC)。性能指標為：

ADS-33的軸間耦合：總距操縱引起的偏航；迅猛機動飛行時俯仰引起滾轉(zhuǎn)及滾轉(zhuǎn)引起俯仰的耦合。

ADS-33的帶寬和相位延遲指標第41頁/共55頁第四十一頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：設(shè)計評估技術(shù)空間指向回路的性能評價性能需求為：是否能迅速把飛機的姿態(tài)調(diào)整到指定方向，當(dāng)為定常指向時，穩(wěn)態(tài)誤差應(yīng)為零，對于以勻速變化的指向，允許有一定的穩(wěn)態(tài)誤差。性能指標為：

ADS-33的快速性指標：從一個穩(wěn)定姿態(tài)過渡到另一穩(wěn)定姿態(tài)所需的姿態(tài)角改變應(yīng)盡可能快的完成。第42頁/共55頁第四十二頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：設(shè)計評估技術(shù)戰(zhàn)術(shù)任務(wù)回路的性能評價性能需求為：快速性直接體現(xiàn)了系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能；穩(wěn)定性是系統(tǒng)安全的根本保證；實現(xiàn)對目標的快速、持續(xù)瞄準。性能指標為：快速性：瞄準精度、瞄準過渡時間、振蕩次數(shù)、瞄準持續(xù)時間；穩(wěn)定性：幅值裕量、相角裕量

第43頁/共55頁第四十三頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：仿真評估技術(shù)仿真評估模型第44頁/共55頁第四十四頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：仿真評估技術(shù)仿真評估流程：任務(wù)場景想定選定驗證IFFC功能：耦合瞄準、發(fā)沖補償、武器包線約束……設(shè)定目標、本機初始狀態(tài)：

a）目標運動特性，與本機相對位置等；

b）本機運動特性（懸停、低速或巡航等）選定武器裝備：機炮（固定、炮塔）、火箭彈、導(dǎo)彈……作戰(zhàn)任務(wù)第45頁/共55頁第四十五頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：仿真評估技術(shù)仿真評估流程：對比仿真類型Baseline（基本模態(tài)）：

無耦合增穩(wěn)功能的任務(wù)，飛行員僅僅依靠武器自身與相關(guān)的

IFFC提示符完成武器瞄準和保持飛機在約束范圍內(nèi)的任務(wù)；IFFC（正常模態(tài)）：

提供

IFFC的各項功能，諸如耦合瞄準、發(fā)射前/后機動、武

器包線約束、反沖補償?shù)龋w行員必須手動投放武器；FullAuto（全自動模態(tài)）：

除具有IFFC正常模態(tài)的各項功能外，還提供(+、-)90度的姿

態(tài)方位投射窗口，并能自動釋放固定武器，具有最最后命中

點的耦合瞄準功能。第46頁/共55頁第四十六頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：仿真評估技術(shù)仿真評估流程：仿真數(shù)據(jù)處理任務(wù)載荷因子（TLX：TaskLoadIndex）發(fā)射機會（EO：EngagementOpportunities）跟蹤目標（#T：targetstracked）攻擊目標（#A：targetsattacked）第47頁/共55頁第四十七頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：性能評估指標約束時間（ConstraintsTime）：目標進入IFFC建立窗口邊緣到武器發(fā)射約束窗口邊緣的時間發(fā)射時間（SettlingTime）：目標進入武器約束窗口后到火力發(fā)射時的時間建立時間（EngagementTime）：CT和ST之和。TLX：TaskLoadIndexEO：EngagementOpportunities#T：targetstracked#A：targetsattacked第48頁/共55頁第四十八頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：性能評估指標表1IFFC固定武器射擊建立時間（setupshottimelines），單位：秒WeaponBaselineIFFCFullAutoRocketsCT2.161.330.90ST3.031.592.74ET5.192.923.64FixedGunCT3.572.351.23ST8.301.802.65ET11.874.153.88StingerCT1.891.271.21ST2.931.491.10ET4.822.762.31第49頁/共55頁第四十九頁，共56頁。武裝直升機IFFC關(guān)鍵技術(shù)：性能評估指標WeaponBaselineIFFCFullAutoRockets