BTT导弹俯仰-偏航通道变结构控制律设计

提出了一种新的时变模型参考变结构控制方案,设计了某型ＢＴＴ导弹俯仰偏航耦合通道自动驾驶仪控制律。该方案能有效地解决ＢＴＴ导弹通道间强烈的耦合现象,适应气动参数大范围变化,改善自动驾驶仪的动态性能和稳定性。     

战术导弹变结构自适变自动驾驶仪研究

本文针对战术导弹古典自动驾驶仪的缺点,利用变结构控制理论、吸取模型参考控制的优点并引入趋近律,设计出具有趋近律的模型参考变结构自适应自动驾驶仪.该自适应自动驾驶仪的性能较为令人满意.     

考虑前馈作用的BTT导弹自动驾驶仪设计方法研究

针对BTT导弹自动驾驶仪的设计要求,文章提出了一种考虑前馈作用的导弹自动驾驶仪控制器设计方法。基于该型导弹三通道弹体数学模型,建立了自动驾驶仪控制系统数学模型。应用增益技术和递推设计方法,并基于过载稳定跟踪控制的设计要求,提出了一种全局非线性稳定控制策略,设计了连续的非线性自动驾驶仪,解决了该导弹俯仰通道的前馈问题;对于偏航通道,通过设计三通道协调控制律,将有前馈的自动驾驶仪设计问题转化为无前馈的设计问题;同时也利用滑模变结构控制原理解算出了横滚通道的舵偏角指令。数字仿真结果表明,所设计的自动驾驶仪控制系统可有效克服前馈问题所产生的稳态误差以及不确定性因素的影响,同时也提高了跟踪精度,并具有良好的动态特性和稳态品质。     

离散自抗扰变结构末制导律设计

针对未来导弹拦截高速大机动目标高精度制导的需要,为使导弹制导系统具有良好的鲁棒性和精确性。提出了一种离散自抗扰变结构末制导律。首先利用自抗扰控制器中跟踪微分器具有的良好滤波特性,对被噪声污染的视线角速率信号进行滤波。其次通过扩张状态观测器实时估计目标加速度。最后采用了一种基于幂函数趋近律的离散变结构制导律,幂函数趋近律能够有效减弱变结构控制系统中切换函数抖动问题。因此这种离散自抗扰变结构末制导律能够有效克服量测噪声和目标加速度不确定对制导系统的影响。通过对机动目标进行仿真,结果表明该方法可以对输入噪声滤波且对目标加速度实时估计,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

寻的导弹的变结构比例导引律

设计寻的导弹稳定控制回路 ,证明修正的变结构比例导引律能够用于被动寻的导弹系统 ,并比较变结构比例导引律和比例导引律在寻的导弹中的应用效果 .采用角速率反馈和线加速度反馈可提高自动驾驶仪的稳定性和鲁棒性 ,通过寻的导弹攻击坦克和直升机的计算机数学仿真 ,对比两种导引律 .弹体的阻尼性能和稳定性能提高 ,修正的变结构比例导引律与比例导引律相比 ,显著降低了导弹末段过载 ,使弹道平直 ,并减少了脱靶量 .变结构比例导引律也适合被动寻的导弹系统 ,特别适合攻击直升机     

针对目标机动的变结构制导参数设计

目标机动是影响导弹制导性能的重要因素.文章以变结构制导导弹为研究对象,以导弹与目标相对运动方程为依据,就目标机动和变结构制导项对视线角速度和弹道需用过载的影响做了理论分析,提出了一种针对目标机动的变结构制导参数设计方法.在此基础上,提出用模糊控制理论设计变结构制导项.仿真结果表明,所设计的模糊变结构制导律能够有效抑制目标机动对制导精度的影响.     

变质心控制导弹H∞综合LPV鲁棒自动驾驶仪的设计

线性系统就系统描述的参数变化情况可划分为LTI、LTV和LPV3种类型，变质心控制导弹的线性化模型是在特定的简化条件下得到的，是一种典型的存在模型不确定性的LPV系统，且导弹工作在较宽的飞行条件下，其参数变化范围很大；为了使设计的自动驾驶仪具有足够的稳定裕度和能够适应较大参数变化范围的能力，文中利用凸多面体理论，基于自调整LPV综合H∞鲁棒控制器的设计方法，针对变质心控制导弹的自动驾驶仪，在系统满足控制器的存在性定理的条件下，给出了设计方法，这种设计方法简单、在线计算量小，通过仿真结果验证了变质心矩自动驾驶仪能够完全满足鲁棒性和全域操作的设计要求。     

具有角度和时间约束的导弹最优全弹道设计

文章针对导弹非线性运动学方程,基于变结构与最优控制原理,设计了具有角度和时间约束的导弹最优全弹道。初制导阶段利用变结构控制原理设计了纵向和侧向通道的控制,中制导阶段对导弹非线性运动学方程进行了变换,无需线性化处理,利用最优控制中的极小值原理解算设计出了在具有时间和角度约束情况下的制导律,该制导律可以将目标导引到预定位置并同时满足角度和时间约束,对于多弹齐射研究具有重要意义,末制导阶段将导弹和目标的速度投影到视线坐标系中,建立弹目相对运动模型,解算出弹目运动关系,采用改进的三维比例导引律进行制导。全弹道仿真结果表明,所设计的最优弹道在给定约束条件下,能够精确击中目标,满足性能指标要求。     

BTT导弹滚动通道变结构最终滑态控制系统设计

提出了一种模型参考变结构２最终滑态控制方案，应用该方案设计了ＢＴＴ导弹滚动通道自动驾驶仪。理论分析表明，该方案确保了系统状态按照规定的动态特性直接进入最终滑态，有效地改善了变结构系统的动态性能，并且对于参数摄动具有较强的鲁棒性。数字仿真结果表明，应用该方案设计的ＢＴＴ导弹滚动通道自动驾驶仪具有良好的指令跟踪性能和较强的鲁棒性。     

基于参数摄动的BTT导弹自动驾驶仪设计方法研究

本文基于变结构自适应控制理论,提出一种新的BTT导弹自动驾驶仪三通道独立设计方法.该方法不仅考虑了全部通道间的耦合因素,而且其控制律完全基于被控对象参数的最大摄动量,无需对系统进行在线参数辨识,提高了设计的准确性,增强了系统的适应性和鲁棒性.采用本文方法设计的BTT-90导弹自动驾驶仪,在考虑舵机系统、速率陀螺和加速度计等各种非理想因素情况下,得到了令人满意的仿真结果.     

攻击型无人机鲁棒导引律研究

文章研究了攻击型无人机鲁棒导引系统,采用对干扰和摄动具有自适应能力的滑动模态变结构控制方法设计了攻击型无人机滑模导引规律.针对用于消除颤振的伪滑动模态不能实现精确跟踪的缺陷,对滑模导引规律中颤振消除进行了优化设计,引入系统运动状态轨迹接近角变量,使消除颤振的伪滑动模态边界层宽度随着系统状态到达滑动模态而逐渐减小为零,从而达到了既能消除颤振又能实现精确跟踪的设计目标.通过仿真验证了该导引规律具有攻击弹道平缓、抗目标机动扰动能力强、鲁棒性好、制导精度高的优点.     

Research on Variable Structure and Adaptive Control for Strap-on Rocket

固体捆绑运载火箭变结构自适应控制

陈曦,刘玉玺,汪轶俊

（上海宇航系统工程研究所）

创新点说明：

对于新型固体捆绑火箭而言,由于箭体安装固体助推器,存在推力偏差较大、推力同步性较大的问题,导致火箭的结构干扰增大。安装尾翼外干扰增大,如经过大风区时,风干扰对箭体产生较大的影响。同时考虑建立动力学模型的过程中存在的参数不确定性、参数摄动、三通道间耦合的问题,传统的控制方法难以满足新型固体捆绑火箭的要求,因此本文率先将基于模型参考的变结构自适应控制方法应用于固体捆绑运载火箭上。

研究目的：

本文针对固体捆绑运载火箭控制系统的特点,应用变结构自适应控制理论,设计适用于固体捆绑运载火箭的控制系统,保障固体捆绑运载火箭的正常飞行。

研究方法：

（1）建立固体捆绑运载火箭动力学模型,考虑模型中参数不确定性、未建模动态及通道间耦合;

（2）分析固体捆绑运载火箭存在的干扰,例如：四个固体助推带来的推力偏差、推力不同步性、推力线偏斜,质心横移、芯级、发动机及尾翼安装误差、芯级发动机液体燃料晃动、箭体弹性振动等各类结构误差及风干扰等外干扰;

（3）针对固体捆绑运载火箭设计变结构自适应控制律的设计并证明其稳定性;

（4）Simulink仿真分析验证。

结果：

本文使用变结构自适应控制理论设计的控制系统可全局渐进稳定,三通道姿态角跟踪误差较小,姿态角收敛速度较快,系统性能良好,可有效处理各类结构干扰、外干扰、气动参数不确定性及未建模动态等问题,该控制系统的动态特性及控制品质良好,具有工程应用的前景。

结论：

本文将基于模型参考的变结构自适应控制方法应用于新型固体捆绑运载火箭的控制系统的设计中。给出了仅有俯仰方向有大姿态变动的条件下的火箭动力学偏量模型,并在此基础上设计变结构自适应控制律,同时证明了该控制系统的稳定性。本文通过理论及仿真分析,证明了变结构自适应控制理论在新型固体捆绑运载火箭上的应用可行性,具有一定的工程应用前景。

关键词：运载火箭;模型参考;变结构控制;自适应控制

     

一类可解耦MIMO系统的模型跟随变结构控制

结合线性多变量系统解耦理论与变结构控制的优点，采用鲁棒控制系统理论中的二自由度结构法的设计思想，提出了一种对于可解耦多输入多输出线性系统的模型跟随变结构控制方法，对于一类满足解耦条件的多输入输出跟踪系统，分两步进行设计，首先对被控对象标称模型进行解耦和稳定化极点配置，将得到的控制表达式作为最终控制律的第一部分，其次，以前一部分设计构成的闭环系统模型作为参考模型建立模型跟随偏差系统，并求出变结构控制律，作为最终控制的律的第二部分，从而使被控系统在存在内部模型参数摄动和外部干扰的情况下，仍然具有优良的动态性能，利用Lyapunov方法证明了所设计的模型跟随编差系统是稳定的，最后，通过仿真实例，表明了所提出的方法是正确的。     

多变量系统的全程滑态变结构模型跟踪控制

研究了多变量系统的变结构模型参考设计问题，针对同时具有参数摄动和外界干扰的多变量系统提出了一种全程滑态变结构模型跟踪控制方案，使得误差系统从一开始就处于滑动模态上，改善了跟踪误差的瞬态性能和鲁棒性，仿真结果表明了该方法的有效性。     

变结构自适应控制系统研究

为了改善控制系统瞬态性能,本文从系统稳定性原则出发,提出了多模系统的变结构自适应控制策略,这种控制方法比变结构控制或自适应控制都优越,具有两者的优点.一方面可以适应参数变化,另一方面又可以调节系统的瞬态性能,使系统具有强鲁棒性.     

A kind of fuzzy control for chaotic systems

As for dynamic systems with complex,ill-condi-tioned,or nonlinear characteristics,the fuzzy modelbased on fuzzy sets is a very useful method to describethe properties of the dynamic system using fuzzy infer-ence rules.Many kinds of fuzzy models for modeli…     

一种变结构动态贝叶斯网络的反导态势评估模型

为了实现在反导预警监视系统基础上的反导态势评估,通过对反导作战过程的分析,根据反导作战指挥的需要,提取了反导作战中的五个关键事件,以动态贝叶斯网络为基础,构建了以关键事件为驱动的变结构态势评估模型．利用Matlab软件对态势评估模型进行仿真验证．仿真结果表明,该模型能够随着反导战场的变化反映出战场态势的变化,其推理时间也能够满足评估实时性要求,可为指挥员提供指挥决策依据．     

机器人系统变结构模型跟随控制方法研究

把机器人本体与其驱动电机作为一个系统建立动力学方程，应用Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数法综合了该系统变结构模型跟随控制规律。在关节空间得到的控制规律不仅简单，而且可直接用于机器人控制。仿真结果表明，文中所提方案是可行的。     

A Variable Structure Model Reference Adaptive Control

A variable structure model reference adaptive control problem for the nonlinear system is studied in this paper. First, according to the relative degree concept of th nonlinear control system an error equation between the outputs of the reference model and the controlled plant is derived. Then, by using the variable structrue control method, an algorithm of variable structure model reference adaptive control is deduced on the basis of a new concept of reaching law. The definition of the SISO system is introduced into the MIMO nonlinear system. Finally, as an example, a pendulum nonlinear control system is simulated to demonstrated the effectiveness of the method. The results show that the method has some advantages: the design is simple, intuitive and easy to be realized in engineering. Besides, it is of practical significance for the synthesis of nonlinear control systems.