针对执行器效益损失故障、偏移故障和舰尾流扰动, 提出了一种直接升力作用下的自适应固定时间容错控制方法。首先, 建立了一种新的含襟翼的舰载机精确反馈线性化模型, 并基于新的固定时间稳定性定理, 对直接升力模态设计了滑模控制器, 提升了系统的收敛速度和着舰精度; 然后, 引入非线性微分方程形式的自适应更新律, 在线估计故障因子的最小值和复合扰动上界值, 补偿故障和扰动的影响, 基于李雅普诺夫方法证明了闭环系统的固定时间收敛特性; 最后, 与其他方法对比仿真的结果证明了所设计方法的有效性和优越性。

舰载机着舰是一项具有强非线性、强耦合性、环境干扰复杂等特点的系统工程。舰载机故障状态下的自动着舰任务更是极具风险与挑战。针对舰载机着舰过程中执行器随机漂移故障、部分损伤故障所引起的控制系统性能恶化问题, 提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)补偿的滑模容错控制方法。该方法通过ESO对系统的未建模动态、舰尾流扰动以及故障状态进行实时精确估计, 进而设计滑模控制律确保误差收敛, 采用高阶线性微分跟踪器(LTD)获取控制律所需的各阶微分信号。仿真结果表明, 所设计的方法具有良好的跟踪性能、抗干扰能力以及故障容错性能。

舰载机目视着舰程序是舰载机上舰的重要环节, 对航线有着严苛的要求。基于系统工程MBSE方法研究了舰载机目视着舰程序中目视着舰航线在舰载机飞行管理系统中的实现问题, 通过需求捕获与分析, 建立了需求模型。研究了舰载机目视着舰过程中飞机与航母的相对运动关系, 给出舰载机目视着舰航线参数的计算方法及不同因素对参数影响的结果分析, 并建立了飞机动力学和运动学仿真模型, 最后将生成的不同目视着舰航线插入到飞行管理系统, 进行了三维轨迹的全过程跟踪与仿真。

针对舰载机着舰阶段甲板运动和舰尾流造成的控制难度大以及着舰精度低的问题, 提出了舰载机“魔毯”着舰直接力控制方法, 提高了飞行轨迹的响应速率和响应带宽。直接升力由襟翼与升降舵配合产生, 且直接升力操纵面主控轨迹, 而平尾通过保持迎角来辅助控制轨迹。油门通道采用速度恒定的动力补偿方式进行控制。将该控制方法与传统控制方法对比仿真, 加入甲板运动和舰尾流的干扰, 仿真实验表明“魔毯”着舰直接力控制方法的轨迹修正速度较快, 着舰精度较高。

聚焦舰载机回收问题的应用实际, 提出一种以安全性作为首要约束条件、以实用性作为主要研究目标的舰载机回收决策方案。综合应用考虑逃逸复飞队列饱和度的回收策略和考虑优先级的时域区间集算法, 首先从舰载机编队安全性出发求解最优回收模式, 然后通过考虑舰载机个体优先级的时域区间集算法, 将不同随机性因素归一化到带有优先级的时域区间集中, 最终确定各舰载机在最优回收模式中的回收位置。在理论分析的基础上, 进一步开展舰载机回收演示系统的设计工作, 以ACoreOS嵌入式操作系统为平台, 面向装备应用, 完成舰载机回收辅助决策演示系统的设计。实验结果表明, 在确保回收安全性的前提下, 所设计的决策方案能够有效完成舰载机的回收工作。

在舰载机着舰过程中，着舰指挥官需要根据飞机的飞行状态和外部条件等因素对舰载机着舰进行实时的调度，确定安全高效的着舰次序。针对舰载机群着舰排序问题，不仅考虑多种因素对着舰排序的影响，而且考虑舰载机着舰失败对着舰排序的影响，提出以减少延迟时间和延误成本为目标的优化数学模型。针对传统遗传算法的不足，提出改进遗传算法，并利用改进遗传算法对模型进行求解。通过仿真实验发现优化后的着舰顺序能够有效地减少延迟时间和延误成本，从而提高甲板利用率。

通过航空兵对舰突击火力分配过程的分析，确立了以突击目标毁伤效果最大、凌空时间差最小为目标函数，以突击火力总量分配限制、单个目标分配量限制、反舰导弹规划航路总长度限制等为约束条件的火力分配决策模型。利用改进多目标遗传算法来求解此模型，并通过算法设计和Matlab编程得到了最优可行解集。仿真分析结果验证了该模型在实际运用中的可行性，计算结果能够为指挥员提供准确、可靠的火力分配决策支持

针对到达时间差测量定位方法，将其应用于舰载机着舰时的定位。分析目前几种主要距离差定位算法，根据舰载机着舰的实际情况和限制，主要研究球面相交定位算法(SX)。针对SX算法计算量大以及方程系数矩阵可能出现病态等问题，提出基于线性化方程的算法。在SX算法的基础上增加一个距离差测量方程，将非线性方程转换为线性方程求解。仿真结果表明，该定位算法相比SX算法具有更高精度且计算量小。

分析了F/A-18等典型舰载机的生存力设计特征，从降低敏感性、减缩易损性和提高战伤抢修性等方面总结了舰载机高生存力设计的一般措施。根据舰载机作战环境和任务特点，重点介绍了基于海杂波及电子对抗条件下的舰载机敏感性分析和传统**作用下的易损性分析方法。通过以某舰载机为对象进行的算例计算，结果表明，采用电子对抗、油箱防爆、管路自密封等生存力措施后，舰载机的生存力明显提高。

基于改进加权A*算法研究了舰机联合航迹规划问题。首先，通过分析驱逐舰的**系统结构，得出驱逐舰和舰载直升机在联合执行任务时的安全距离；由于传统A*算法运用于舰机联合航迹规划问题的局限性，引入安全代价和路径安全值加权系数，基于传统A*算法给出了改进加权A*算法，协同规划舰艇和舰载机的路径；最后，通过案例仿真验证了算法的有效性。