远程制导炮弹2阶滑模导引控制一体化设计

以远程制导炮弹为研究对象,针对传统导引与控制系统分开设计,在打击机动目标时容易脱靶的缺陷,提出一种2阶滑模导引控制一体化设计方法。将舵控伺服系统视为1阶动力学过程,考虑制导炮弹末制导过程的特点,采用小扰动假设,基于初始弹目视线建立了适用于制导炮弹的纵向平面内的导引控制一体化设计线性模型。在目标机动策略未知及制导炮弹气动参数有误差的情况下,以零化弹目视线角速率为准则,基于准连续滑模控制方法,设计了一种2阶滑模一体化导引控制律。为了体现一体化设计的优势,基于传统滑模控制理论,给出了一种独立的鲁棒自动驾驶仪与鲁棒导引律。仿真结果表明,存在有界不确定性的情况下,一体化导引控制律具有更高的命中精度。     

基于NTSM的自适应最优滑模末制导律设计

针对基于线性滑模面的最优末制导律存在的视线角误差和角速率误差渐近收敛、鲁棒性较弱等不足,提出一种基于非奇异终端滑模(nonsingular terminal sliding mode,NTSM)的最优滑模末制导律。算法基于改进的非线性滑模面以解决普通Terminal滑模因参数选择不当出现的奇异问题,实现误差矢量的有限时间收敛。飞行器在该末制导律导引下,视线角误差及角速度误差快速收敛,从而保证飞行器具有较高的命中精度并满足约束条件要求。仿真结果表明该制导律的适用性及较强鲁棒性。     

考虑自动驾驶仪动态特性和攻击角约束的鲁棒末制导律

针对制导弹箭打击机动目标时带攻击角约束的末制导问题,考虑自动驾驶仪动态特性以及目标机动不确定性对制导过程的影响,结合积分滑模与动态面控制方法,设计了一种新型鲁棒末制导律。自动驾驶仪的动态特性以含扰动的2阶动力学模型来表征,目标机动引起的模型不确定性以光滑非线性扰动观测器来估计。滑模面取视线角速率与视线角偏差的组合形式,且引入剩余飞行时间,以使制导弹箭在整个末制导过程中过载性能良好。依据李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统中视线角速率与视线角偏差均最终一致有界任意小。通过数值仿真与弹道成型制导律及非奇异滑模制导律进行了对比,验证了该末制导律的有效性与优越性。     

最优滑模变结构末制导律设计

滑模变结构控制理论应用于制导律设计可提高制导过程的鲁棒性，但它没有考虑制导过程的最优性指标，如能量最小等。针对此缺陷，在制导律设计时，结合最优控制和滑模变结构的优点，推导出一种新的鲁棒制导律。仿真结果表明，所得制导律具有良好的性能，具有一定的应用价值。     

带落角约束的有限时间收敛末制导律研究

针对导弹末制导过程中的终端落角约束的问题,基于滑模控制和有限时间控制理论,设计了一种有限时间收敛末制导律。利用终端滑模控制中滑模面上的跟踪误差能够有限时间收敛到0的特点,选取终端滑模面,引入落角约束项,采用有限时间稳定性理论对导引律的有限时间收敛特性进行了证明,并给出了收敛时间的数学表达式。将该末制导律与其他2种带落角约束的导引律进行了对比仿真。结果表明,利用该制导律,制导武器能以更高的命中精度和更小的落角偏差命中目标。     

多约束下距离加权最优滑模末制导律

为解决多约束下制导炮弹的精确制导问题,采用带有相对距离权函数的最优滑模末制导律,将权函数引入到最优制导律中,通过改变制导炮弹的运动轨迹、运动时间,进而增强制导精度。针对单权函数难以同时满足制导精度与导引头视线角、过载等约束的问题,采用不同权函数的分段加权方法解决加权最优末制导引起的制导问题。结合滑模变结构控制理论,设计分段加权最优滑模末制导律,增强制导系统的抗干扰能力。仿真验证结果表明,该末制导律既能解决过载、导引头视线角、落角等多约束情况下的精确制导问题,同时又具有一定的鲁棒性。     

最优滑模制导律设计与仿真

在最优比例导引基础上推导出最优滑模制导,并用Lyapunov方法证明其稳定性。在仿真验证中,通过与理想比例导引的对比,并考察制导精度和攻击区两个指标,得出最优滑模制导是一种更高级的制导律的结论。本文的创新之处为滑模制导律中滑模项的设计,这也是该制导律的设计难点。     

基于三点法拦截几何的导弹滑模制导律设计

针对传统的三点法制导律在六自由度弹道仿真时的应用限制,设计了一种基于三点法弹目拦截几何的滑模制导律。在地面坐标系下利用方向余弦阵,推导出了三维空间中三点法制导律的弹目拦截几何; 将目标机动视为模型扰动量,建立了三点法拦截几何的状态空间方程; 基于滑模控制理论,通过选取合适的滑模面并通过极点配置确定其参数,设计了一种滑模制导律; 依据Lyapunov稳定性理论,对所设计的制导律进行了稳定性证明并进行了数值仿真。仿真结果表明,在导弹整个飞行过程中,坐标原点、导弹和目标始终都在一条直线上,严格符合三点法弹目拦截几何,并且制导指令相对平滑,符合实际需求。     

基于自适应滑模的制导炮弹控制系统设计

为增强制导炮弹大空域作战能力,将参数估计与滑模控制相结合,提出了一种适用于制导炮弹的鲁棒自适应控制器.考虑到弹体气动对称和交叉耦合特性,利用反馈线性化方法得到参数化的滑模控制律;基于李雅普诺夫稳定性理论设计了控制器参数的自适应规律,使得设计的控制系统具有较强的鲁棒性.仿真结果表明,自适应滑模控制器能有效解决含有较大程度气动不确定性时的制导炮弹跟踪控制问题,并且消除了常规滑模控制的抖振现象.     

大气层外动能拦截器顺轨拦截制导律设计

在分析中段拦截弹道导弹的优势和特点的基础上,提出顺轨拦截弹道导弹的方案.阐述顺轨拦截的概念,建立用于顺轨制导的弹道导弹和拦截器相对运动模型,基于二阶滑模控制理论设计二阶滑模非线性制导律.通过拦截器拦截弹道导弹的数字仿真验证了制导模型和制导律的正确性.     

火箭炮交流位置伺服系统滑模变结构控制策略

对多管火箭炮负载特性，转动惯量变化规律及其燃气流冲击力矩作用规律进行了定量分析，基于此设计了多管火箭炮交流位置伺服系统结构并提出了滑模变结构控制策略，对其具体控制结构的形式进行了分析，提出了统一滑模变结构控制和串级滑模变结构控制两种方案。最后给出了两种滑模变结构控制结构的计算机仿真结果，结果表明该控制策略具有较强的抗负载扰动能力和参数鲁棒性，可以适应多管火箭炮的负载干扰力矩以及转动惯量的变化。     

高阶滑模控制及其在飞行控制中的应用综述

根据飞行控制系统特点和系统存在强扰动的普遍性,结合高阶滑模控制在消除系统抖振及增强鲁棒性方面的突出优点,对高阶滑模控制理论做了简单叙述,重点介绍了高阶滑模在飞行控制系统设计中的应用。研究表明,较之传统滑模控制,高阶滑模控制在导弹控制系统设计中具有更广阔的应用前景。     

模糊滑模控制在某型发射装置伺服系统中的应用

针对复杂作战环境下某型发射装置伺服系统控制问题,设计模糊滑模变结构控制器。通过模糊控制对系统的不确定性进行在线估计,实现滑模控制中切换增益的自适应调整,在保证控制鲁棒性的同时增强控制的连续性。仿真结果表明:设计的模糊滑模变结构控制器对伺服系统参数不确定性和外界干扰等具有较强的鲁棒性,提高了系统的运行品质,同时滑模变结构控制的抖振也得到了明显抑制。     

基于积分滑模的BTT导弹鲁棒反演控制律设计

针对不确定非线性强耦合BTT导弹的控制器设计问题,将滑模控制与反演控制思想相结合,在标称模型的基础上进行反演控制器设计.针对系统所存在的模型不确定性和外界干扰,增加一个积分滑模补偿器,提高系统的鲁棒性能.该方法通过合理地设计积分滑模面,保证系统初始状态处于滑模面上,消除了滑模到达阶段,从而有效地提高了系统的鲁棒性.仿真...     

自适应非奇异快速终端二阶滑模制导律

针对打击机动目标带攻击角度约束的末制导问题,提出了一种带攻击角度约束的制导律。基于弹目相对运动模型,将攻击角度约束问题转化为终端视线角约束问题。设计了一种新型非奇异快速终端滑模面,结合改进的超螺旋算法,提出了一种自适应非奇异快速终端二阶滑模制导律。该制导律能够使弹目视线角及其角速率有限时间收敛,并设计了参数自适应律有效补偿未知扰动。通过仿真实验,验证了所提制导律能以期望攻击角度精确命中目标,且与现有制导律相比,收敛速度更快,制导精度更高,能量消耗更少。     

基于干扰观测器的电液位置伺服系统跟踪控制

针对电液位置伺服系统存在匹配和不匹配模型不确定性的问题,提出一种基于滑模的模型不确定性补偿控制策略。通过设计滑模观测器估计电液位置伺服系统的匹配和不匹配模型不确定性,以在控制器设计中将其补偿,有效地削减控制器不连续项增益。将观测器滑模面引入到控制器滑模面中构造新的控制器滑模面,消除不确定性的估计误差,以保证控制器良好的动态性能。此外,不使用系统加速度信息,以降低可测噪声对跟踪性能的恶化。通过Lyapunov稳定性理论验证了闭环系统的全局稳定性。仿真结果显示,与积分滑模控制策略相比,所提方法能够补偿电液位置伺服系统中存在的匹配和不匹配模型不确定性,同时削弱滑模控制的抖振,具有良好的跟踪性能和较强的鲁棒性。     

基于连续2阶滑模的带碰撞角约束制导律设计

针对导弹拦截移动目标的要求,将滑模干扰观测器和一种新颖的连续2阶滑模方法相结合,设计了一种满足碰撞角约束的鲁棒性制导律。将目标加速度视为干扰项,基于超扭曲算法设计2阶滑模干扰器对其进行估计;不同于广泛使用的边界层方法,该方法可以在满足控制精度的前提下有效地避免抖振问题。通过使用Lyapunuov稳态标准,给出了该闭环制导系统有限时间内稳定的严格证明。理论分析和数值仿真结果表明,所提出的方法可以满足大范围碰撞角的约束,并能取得较高的目标拦截精度。     

激光制导炸弹滚转通道的滑模变结构控制

针对激光制导炸弹的滚转控制通道的时变特性，设计了一种滑模变结构控制器，利用系统在骨动模态上的一致鲁棒性使弹体在各工作点上都具有良好的特性。该控制器具有线性部分用以控制趋近段的动态特性，用滑动模太来保证系统在终态的特性。仿真结果表明该控制器具有良好的性能。     

基于Stribeck摩擦模型的系统模糊滑模控制

为降低摩擦对燃料元件制造中某设备系统控制精度的影响,提出了模糊滑模控制方法。应用Stribeck模型对摩擦力矩进行了建模,在此基础上为系统设计了滑模控制器;采用模糊方法对滑模控制的增益进行调节,以减小滑模控制中的抖振;试验结果表明模糊滑模控制器不仅一定幅度削弱了抖振现象,而且具有更高的跟踪精度。