ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA >
Active disturbance rejection control of carrier-based aircraft based on offline network/online identification
Received date: 2024-09-30
Revised date: 2025-01-02
Accepted date: 2025-02-21
Online published: 2025-02-25
Supported by
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To address the high-precision landing control problem of carrier-based aircraft under complex environment and strong uncertainty， this paper proposes a direct lift mode active disturbance rejection control method based on offline neural network/online identification. Firstly， referring to the American ‘Magic Carpet’ control system and analyzing its key technical mechanism， the direct lift landing active disturbance rejection control method of carrier-based aircraft is designed. The extended state observer is used to estimate and compensate the total disturbance caused by gust disturbance and system uncertainty. Secondly， according to the evaluation criteria of landing control engineering performance index， the optimal control parameters are selected， and the neural network mapping relationship with flight model uncertainty as input and optimal landing control parameters as output is established. Finally， the active disturbance rejection control parameters are efficiently optimized by online identification. The simulation results show that the proposed method has higher robustness than the baseline controller， and can effectively improve the high-precision landing performance of carrier-based aircraft under interference conditions.
Ming YAN , Jiaxing WANG , Heqi LI , Kai LIU . Active disturbance rejection control of carrier-based aircraft based on offline network/online identification[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2025 , 46(13) : 531317 -531317 . DOI: 10.7527/S1000-6893.2024.31317
| [1] | 王永庆. 固定翼舰载战斗机关键技术与未来发展［J］. 航空学报， 2021， 42（8）： 525859. |
| WANG Y Q. Fixed-wing carrier-based aircraft： Key technologies and future development［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2021， 42（8）： 525859 （in Chinese）. | |
| [2] | DENHAM J W. Project MAGIC CARPET： “Advanced controls and displays for precision carrier landings” ［C］∥54th AIAA Aerospace Sciences Meeting. Reston： AIAA， 2016： 1770. |
| [3] | 邓金来， 张志冰， 王家兴. 基于直接力的舰载机着舰控制技术研究［J］. 飞机设计， 2020， 40（2）： 6-10. |
| DENG J L， ZHANG Z B， WANG J X. Reasarch on the control technology of carrier aircraft based on direct force［J］. Aircraft Design， 2020， 40（2）： 6-10 （in Chinese）. | |
| [4] | 朱玉莲， 甄子洋， 季雨璇， 等. 舰载飞机着舰直接力控制方法［J］. 电光与控制， 2020， 27（11）： 1-5. |
| ZHU Y L， ZHEN Z Y， JI Y X， et al. Direct lift control for auto-landing of shipboard aircraft［J］. Electronics Optics & Control， 2020， 27（11）： 1-5 （in Chinese）. | |
| [5] | 张志冰， 张秀林， 王家兴， 等. 一种基于多操纵面控制分配的IDLC人工着舰精确控制方法［J］. 航空学报， 2021， 42（8）： 525840. |
| ZHANG Z B， ZHANG X L， WANG J X， et al. An IDLC landing control method of carrier-based aircraft based on control allocation of multiple control surfaces［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2021， 42（8）： 525840 （in Chinese）. | |
| [6] | 魏治强. 基于直接升力的无人机着舰技术研究［D］. 南京： 南京航空航天大学， 2020： 1-19. |
| WEI Z Q. Research on automatic carrier landing technology based on direct lift control for fixed wing UAV ［D］. Nanjing： Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2020： 1-19 （in Chinese）. | |
| [7] | 罗飞， 张军红， 王博， 等. 基于直接升力与动态逆的舰尾流抑制方法［J］. 航空学报， 2021， 42（12）： 124770. |
| LUO F， ZHANG J H， WANG B， et al. Air wake suppression method based on direct lift and nonlinear dynamic inversion control［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2021， 42（12）： 124770 （in Chinese）. | |
| [8] | LUO F， ZHANG J H， LYU P F， et al. Carrier-based aircraft precision landing using direct lift control based on incremental nonlinear dynamic inversion［J］. IEEE Access， 2022， 10： 55709-55725. |
| [9] | 段卓毅，赵乐天，张军红，等.基于增量动态逆的着舰控制方法研究［J］.航空工程进展，2024，15（6）：143-149. |
| DUAN Z Y， ZHAO L T， ZHANG J H， et al. Study on landing control method based on incremental dynamic inverse?［J］. Advances in Aeronautical Science and Engineering， 2024， 15（6）： 143-149 （in Chinese）. | |
| [10] | 宋立廷， 周思羽， 张杨， 等. 级联式预设性能动态逆解耦直接升力着舰控制［J］. 哈尔滨工业大学学报， 2023， 55（12）： 42-53. |
| SONG L T， ZHOU S Y， ZHANG Y， et al. Cascaded comprehensive direct lift control law based on prescribed performance dynamic inversion for carrier landing?［J］. Journal of Harbin Institute of Technology， 2023， 55（12）： 42-53 （in Chinese）. | |
| [11] | 朱玉莲. 舰载机“魔毯”着舰技术研究［D］. 南京： 南京航空航天大学， 2020： 1-23. |
| ZHU Y L. Research on carrier-based aircraft “Magic Carpet” landing technology［D］. Nanjing： Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2020： 1-23 （in Chinese）. | |
| [12] | 梁耀. 基于直接升力的无人机着舰控制技术研究［D］. 南京： 南京航空航天大学， 2021： 1-6. |
| LIANG Y. The research on UAV landing control technology based on direct lift［D］. Nanjing： Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2021： 1-6 （in Chinese）. | |
| [13] | 江文强. 基于直接升力控制的自动着舰技术研究［D］. 哈尔滨： 哈尔滨工程大学， 2022： 1-8. |
| JIANG W Q. Research on automatic carrier landing technology based on direct lift control?［D］. Harbin： Harbin Engineering University， 2022： 1-8 （in Chinese）. | |
| [14] | 吴启龙， 朱齐丹. 基于线性自抗扰控制的纵向舰载机直接升力全自动着舰控制［J］. 智能系统学报， 2024， 19（1）： 142-152. |
| WU Q L， ZHU Q D. Direct lift fully-automatic landing control of longitudinal carrier-based aircraft on basis of linear active disturbance rejection control?［J］. CAAI Transactions on Intelligent Systems， 2024， 19（1）： 142-152 （in Chinese）. | |
| [15] | 孙笑云， 江驹， 甄子洋， 等. 舰载飞机自适应模糊直接力着舰控制?［J］. 西北工业大学学报， 2021， 39（2）： 359-366. |
| SUN X Y， JIANG J， ZHEN Z Y， et al. Adaptive fuzzy direct lift control of aircraft carrier-based landing?［J］. Journal of Northwestern Polytechnical University， 2021， 39（2）： 359-366 （in Chinese）. | |
| [16] | 柳仁地， 江驹， 张哲， 等. 基于强化学习的舰载机着舰直接升力控制技术［J/OL］. 北京航空航天大学学报.（2023-04-03）［2024-09-11］. . |
| LIU R D， JANG J， ZHANG Z， et al. Direct lift control technology of carrier aircraft landing based on reinforcement learning［J/OL］. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics.（2023-04-03）［2024-09-11］. （in Chinese）. | |
| [17] | 雷元龙， 谢鹏， 刘业华， 等. EP-DDPG引导的着舰控制系统［J/OL］. 控制理论与应用.（2024-09-06）［2024-09-22］.. |
| LEI Y L， XIE P， LIU Y H， et al. EP-DDPG guided carrier landing control system［J/OL］. Control Theory & Applications.（2024-09-06）［2024-09-22］.. （in Chinese）. | |
| [18] | ZHOU D P， WANG L X. Research on direct lift carrier-based unmanned aerial vehicle landing control based on performance index intelligent optimization/dynamic optimal allocation［J］. Drones， 2023， 7（7）： 431. |
| [19] | WU W H， SONG L T， ZHANG Y， et al. Nonlinear comprehensive decoupling controller based on direct lift control for carrier landing［J］. IEEE Access， 2022， 10： 113875-113887. |
| [20] | GUAN Z Y， LIU H， ZHENG Z W， et al. Moving path following with integrated direct lift control for carrier landing［J］. Aerospace Science and Technology， 2022， 120： 107247. |
| [21] | 周鑫， 彭荣鲲， 袁锁中. 舰载机理想着舰点垂直运动的预估与补偿［J］. 航空学报， 2013， 34（7）： 1663-1669. |
| ZHOU X， PENG R K， YUAN S Z. Prediction and compensation for vertical motion of ideal touchdown point in carrier landing［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2013， 34（7）： 1663-1669 （in Chinese）. | |
| [22] | FU C Y， TIAN Y T， PENG C， et al. Path tracking control for eight-rotor aircraft based on linear ADRC algorithm?［C］?∥2016 IEEE 11th Conference on Industrial Electronics and Applications （ICIEA）. Piscataway： IEEE Press， 2016： 2147-2152. |
| [23] | 吴文海， 汪节， 高丽， 等. 舰载机着舰指标体系构建［J］. 飞行力学， 2017， 35（5）： 1-7. |
| WU W H， WANG J， GAO L， et al. Index system construction for carrier landing［J］. Flight Dynamics， 2017， 35（5）： 1-7 （in Chinese）. | |
| [24] | CHEN M， GE S S， HOW B V E. Robust adaptive neural network control for a class of uncertain MIMO nonlinear systems with input nonlinearities［J］. IEEE Transactions on Neural Networks， 2010， 21（5）： 796-812. |
| [25] | MENG Y， WANG W， HAN H. Flight control method using neural network in prediction for suppressing ship airwake impact in carrier landing?［J］. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine， 2023， 38（7）： 20-32. |
| [26] | LI M H， HU T J. Deep learning enabled localization for UAV autolanding?［J］. Chinese Journal of Aeronautics， 2021， 34（5）： 585-600. |
| [27] | 安帅斌. 高机动飞机气动参数在线辨识与自适应控制［D］. 大连： 大连理工大学， 2022： 22-41. |
| Online Identification of aerodynamic parameters and adaptive attitude control of high maneuver aircraft?［D］. Dalian： Dalian University of Technology， 2022： 22-41 （in Chinese）. |
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