H∞控制理论在空空导弹自动驾驶仪设计中的应用

目前在空空导弹自动驾驶仪的设计中,多采用经典设计方法,自动驾驶仪结构为传统的结构形式。这种设计方法物理概念明确,在弹体模型参数摄动不大的情况下,能够获得满意的性能。新一代空空导弹为了满足高机动性的要求,常采用大攻角飞行策略．由于通道问耦合和气动力非线性的缘故,一般难以建立较为准确的数学模型,因此要求其自动驾驶仪具有更好的鲁棒性。本文用H∞控制理论,对某型空空导弹的自动驾驶仪进行了设计。与传统的设计方法比较,采用H∞控制理论设计的自动驾驶仪具有更好的鲁棒稳定性能。     

导弹自动驾驶仪设计方法综述

介绍了导弹自动驾驶仪设计方法的发展, 并对PID控制、自适应控制、变结构控制、 H∞控制、动态逆控制、智能控制和一些综合设计方法进行了综述, 最后对自动驾驶仪设计进行了简要的总结和对未来的展望.     

基于μ综合的导弹自动驾驶仪设计

为了满足高机动性要求,空空导弹常采用大攻角飞行;然而导弹大攻角飞行时存在通道间耦合严重、气动力系数摄动范围大等问题,使设计模型与实际对象误差严重,传统方法设计的自动驾驶仪很难满足鲁棒性要求。考虑导弹自动驾驶仪设计中存在的未建模误差和气动力系数摄动等不确定性因素,采用μ综合设计方法,以某型导弹为例对其俯仰通道驾驶仪进行了设计,仿真结果表明,与传统设计方法相比,所设计的控制系统不仅动态性能满足设计要求,且具有良好的鲁棒性能。     

应用H∞控制的自动驾驶仪设计

验证了Ｈ∞控制理论应用于高机动性尾翼控制导弹的自动飞行控制系统设计的可用性。结果表明Ｈ∞控制使多通道自动驾驶仪设计的组织框架具有良好的性能和稳定性，并提出进一步研究的领域。     

空空导弹自动驾驶仪BTT控制算法发展综述

针对空空导弹自动驾驶仪的BTT控制中必须面对的各通道交叉耦合,以及未知扰动和未建模动态等问题,分析比较了近二十年来国内外在空空导弹BTT控制领域各种控制算法的优缺点,分析了满足机动性和鲁棒性要求,并适应大范围空域内参数摄动的BTT控制算法的应用方向与局限性,为新一代大攻角空空导弹的自动驾驶仪设计研究提供参考。     

基于最优控制的自动驾驶仪结构研究

基于最优控制的方法研究了自动驾驶仪的设计,并建立起导弹纵向自动驾驶仪经典控制设计和最优控制设计之间的联系。文中主要研究不同三回路驾驶仪结构,并最终基于鲁棒性找出最优的结构。通过基于最优控制的理论研究可以得知,不同的三回路驾驶仪结构,在相同性能的最优控制下可得到等价的闭环响应,但却具有不同的开环特性。     

一种直接力/气动力复合控制自动驾驶仪的设计方法

文中基于直接力与气动力复合控制的导弹．提出了空气舵和直接力喷流装置同步工作的混合方式．建立了弹体模型．给出了一种自动驾驶仪的设计方法。自动驾驶仪具有传统的结构形式．内回路为阻尼回路．采用连续的控制方式；外回路为加速度控制回路，采用变结构控制率．以减小弹体参数摄动对输出加速度的影响。仿真结果表明．这种混合方式能够同时提高导弹的最大输出加速度和快速响应能力．自动驾驶仪具有良好的性能。     

自适应模糊H∞控制在导弹自动驾驶仪设计中的应用

研究了自适应模糊H∞控制在导弹自动驾驶仪中的应用。针对导弹飞行动态的非线性和不确定性,采用了近年来发展起来的自适应模糊控制,并结合H∞控制技术,在模型未知的情况下,有效地实现了导弹的飞行控制。本文提出的控制器不但对模型不确定具有鲁棒性,而且对具有不同飞行动态的导弹有很强的通用性。     

导弹自动驾驶仪设计研究现状及发展趋势

通过对导弹制导控制系统结构组成的研究,介绍了导弹自动驾驶仪的功能和设计方法。归纳和总结了国内外的先进控制理论,详细介绍了自适应鲁棒控制、模糊控制、神经网络控制等先进控制理论在导弹自动驾驶仪设计中的应用,列举了国内外学者在自动驾驶仪设计上的最新研究成果。研究和分析了当前导弹自动驾驶仪存在的不足,提出了相应的改进方向和措施,并对未来导弹自动驾驶仪设计的发展进行了展望。     

基于H∞控制的侧向自动着舰导引系统设计

基于H∞控制的侧向自动着舰导引系统,是将经典控制中的性能指标转化为对H∞控制中的权阵选择.根据侧向着舰导引系统侧滑角为零且具有抑制侧风的要求,H∞控制综合设计采用包括增量线性化动力学模型、反馈控制器和权阵系数选择的增广对象模型.同时导出了权阵的选择准则.通过对所设计的F14飞机的侧向自动着舰导引系统仿真表明,该设计能满足着舰要求,能有效地抑制了侧风的影响,具有良好的鲁棒性能.     

基于自适应控制理论的自动驾驶仪设计

由于导弹在飞行过程中弹体参数变化剧烈,所以基于自适应控制理论来设计自动驾驶仪是一种很好的解决方案.针对某型导弹,本文采用在经典控制系统的基础上引入自适应控制器的方法,应用模型参考自适应控制理论设计了一种导弹自动驾驶仪.在分析了导弹原经典自动驾驶仪的结构、动态特性及其控制系统设计要求的基础上,确立了自适应控制器的被控对象和参考模型,然后利用李雅普诺夫第二法推导了自适应控制规律.最后选取了几个典型气动特征点进行数学仿真研究,结果表明所设计的控制系统能够达到良好的性能指标,具有很强的鲁棒性.由此可见,在导弹控制系统中采用自适应方案是合理有效的.     

基于自适应控制理论的自动驾驶仪设计

由于导弹在飞行过程中弹体参数变化剧烈，所以基于自适应控制理论来设计自动驾驶仪是一种很好的解决方案。针对某型导弹，本文采用在经典控制系统的基础上引入自适应控制器的方法，应用模型参考自适应控制理论设计了一种导弹自动驾驶仪。在分析了导弹原经典自动驾驶仪的结构、动态特性及其控制系统设计要求的基础上，确立了自适应控制器的被控对象和参考模型，然后利用李雅普诺夫第二法推导了自适应控制规律。最后选取了几个典型气动特征点进行数学仿真研究，结果表明所设计的控制系统能够达到良好的性能指标，具有很强的鲁棒性。由此可见，在导弹控制系统中采用自适应方案是合理有效的。     

参考模型前馈2-DOF指令跟踪H∞控制器设计研究

结合二自由度控制和参考模型控制系统设计原理，提出了一种参考模型前馈控制的二自由度控制系统设计结构。通过推导给出了标准H∞控制广义被控对象的状态空间方程实现形式，并运用该理论研究了导弹俯仰通道指令跟踪系统鲁棒H∞控制器设计问题。文中采用LMI凸优化进行二自由度鲁棒H∞控制器设计，简化了传统方法设计控制器的求解过程。仿真结果表明，应用该方法设计的闭环系统具有良好的快速跟踪特性，说明了该方法的正确性和有效性。     

空空导弹驾驶仪鲁棒性分析

针对新一代空对空导弹飞行包线大、飞行环境复杂和气动参数变化剧烈的特点,采用μ方法建立了不确定性和扰动的模型。针对过载控制的非最小相位特性选取了性能加权函数。分别对PID控制器、H∞控制器、μ综合控制器通过统一的鲁棒性判别准则,分析了他们的标称性能、鲁棒稳定性和鲁棒性能,对采用3种控制方法的驾驶仪性能在频域和时域进行了对比,结果表明μ综合驾驶仪具有最好的综合性能。     

BTT制导弹药H∞鲁棒自动驾驶仪设计

文中研究了基于H∞反馈控制理论的BTT制导弹药中制导段鲁棒自动驾驶仪三通道独立设计问题.根据制导弹药中制导飞行的特点给出了基于过载误差描述的系统状态方程,将控制通道之间的耦合因素看作有界干扰设计了一种与传统控制器同样简单易行的控制器.6DOF仿真结果表明,文中设计的控制器动态品质和稳态精度高,控制的协调性好,鲁棒性强.     

基于切换增益变结构控制的导弹自动驾驶仪设计

为了提高经典三回路自动驾驶仪的性能,对采用尾舵控制的弹体对象设计了切换增益变结构控制自动驾驶仪.采用切换增益变结构控制的闭环响应特性对弹体参数的变化不敏感.控制量是光滑的避免了对执行机构有害的频繁切换.采用增益调度技术可以容易的获得全空域的控制器设计.仿真结果表明了设计方法的有效性.     

基于化学反应优化算法的导弹鲁棒PID控制器设计

由于现代空空导弹的非线性、强耦合气动特性,传统基于SISO模型的PID控制器整定方法难以满足当前很高的控制性能要求,为了满足导弹某些极限状态的控制需求,对控制系统的鲁棒性提出了更高的要求。为此本文研究了一种基于化学反应优化算法的H_∞-PID鲁棒控制器设计方法,并将其应用于样例空空导弹横侧向通道控制。仿真结果表明了本文提出的控制器设计方法的优越性。     

基于TECS/H_∞的无人机自动着舰技术研究

针对无人机自动着舰,运用总能量控制(TECS)的思想建立了无人机自动着舰系统,设计了H∞输出反馈控制器,H∞控制综合设计采用包括增量线性化动力学模型、反馈控制器和权阵系数选择的增广对象模型。为了实现对移动目标的跟踪,引入了一种新的着舰导引控制算法。通过对所设计的"先锋"无人机自动着舰导引系统仿真表明,该设计能满足着舰要求,能有效地抑制风干扰的影响,具有良好的鲁棒性能。     

自动驾驶仪神经网络控制的HLA仿真研究

在对空空导弹自动驾驶仪各功能模块需求和能力分析的基础上,以组件的重用和可扩展为目标,运用HLA技术划分各联邦成员,成功组建神经网络自动驾驶仪分布式仿真系统。设计过程中的关键技术如对FOM/SOM设计和Simulink模型代码转换分别做了研究,给出了基于Matlab/Simulink所建立的空空导弹自动驾驶仪神经网络控制算法与HLA集成的一个工程样例。     

模型参考自适应自动驾驶仪

本文介绍一种采用模型参考输出自适应直接法设计自动驾驶仪的方法,提出一种自动驾驶仪的新的控制规律,这种方法的优点在于:不用辨识参数、控制器实现简单,跟踪性能好,且具有较强的鲁棒性。