鱼雷姿态系统的输出反馈变结构控制研究

对于含有非匹配不确定性及外部干扰的控制模型,通过状态变换,将原系统分为内部状态和切换变量两个子系统。选取适当的切换函数,利用不完全状态变量作为输出反馈,设计了变结构滑模控制律。运用Lyapunov稳定性定理证明了当模型含有非匹配不确定性,且具有外部干扰,输入矩阵也含有不确定性时,所设计的控制律保证了状态轨迹对于滑模面的可达性和滑模面的稳定性。通过对切换控制量的改进,消除了控制量的颤振。以基于小扰动原理化简后的某型鱼雷纵向姿态控制模型为例,仿真结果表明了设计方法的有效性。     

QFT在导弹俯仰通道控制中的应用

定量反馈理论(QFT)是参数不确定性系统鲁棒控制比较成功的设计方法。导弹发射过程中，具有强不确定性，且弹体参数随时间连续变化。文中采用QFT控制律设计方法用于导弹俯仰通道鲁棒控制律的设计。仿真表明，所设计控制律满足导弹6组特征点的鲁棒稳定性指标和跟踪性能，且控制舵偏比基于PID控制的偏量减小40％，俯仰角调节时间3．29s也优于原PID控制所需调节时间4．53s。     

鱼雷纵向运动的非线性自适应滑模控制

将具有理想鲁棒性的滑模控制与自适应控制结合起来,综合两者的优点,设计出鱼雷纵向运动的自适应滑模控制器,同时提出了改进自适应律的二种方法,即在切换函数中引入死区特性,以及在自适应律中加入修正项使得参数估计收敛于合理范围.仿真结果表明,该控制器可以精确快速地跟踪俯仰角指令实现深度控制,并且对参数不确定性和未建模动态都具有良好的鲁棒性.     

基于捷联激光体制的弹道修正弹导引律研究

针对捷联激光体制下的弹道修正弹药,推导了以角度偏差作为控制信号的弹道追踪导引律模型,研究了弹道追踪导引律下的修正方法,利用六自由度弹道模型进行了弹道仿真。与弹体追踪导引律的对比分析表明:弹道追踪导引律可以应用于脉冲修正弹药,采用弹道追踪导引律能够有效减小脱靶量。     

高超声速飞行器弱抖振反演滑模控制律设计

针对具有严重非线性、多变量强耦合以及参数不确定性等特点的高超声速飞行器模型,提出基于反演控制的高超声速飞行器滑模控制方法,设计俯仰通道的控制律.对系统存在的复合干扰,采用自适应律在线调节,避免了不确定性上界未知对控制律设计的影响;通过引入非线性干扰观测器,降低滑模控制项的增益,继而削弱滑模控制带来的抖振.仿真结果表明,所设计的控制律能够实现对指令信号的良好跟踪,具有较快的响应速度,能够保证系统在不确定存在情况下的稳定性和鲁棒性.     

基于扩张状态观测器的导弹自适应鲁棒控制方法

针对带有非线性特性和模型不确定性的导弹纵向通道,结合扩张状态观测器,设计了一种自适应鲁棒控制方法。该控制方法首先设计了自适应控制律,对弹体模型中的不确定参数进行在线辨识和补偿;然后针对辨识结果与真实模型之间存在的偏差,利用扩张状态观测器作进一步修正;最后设计鲁棒控制部分以对模型中的补偿残差等进行抑制并保证闭环系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的控制律能够实现对输入指令的有效跟踪,并具有较高的控制精度、响应速度和鲁棒性。     

离散不确定时滞系统的保成本控制

针对一类具有范数有界时变参数不确定性离散时滞性系统和一个二次型成本函数 ,研究该系统的保成本控制问题 ,利用 Lyapunov稳定性理论 ,得到了系统存在不仅使闭环系统稳定 ,而且使得闭环系统的成本不超过某个确定的上界的保成本状态反馈控制律的条件 ,通过求解一个参数 Riccati方程给出了最优控制律的设计方法 ,并导出了与不确定性相关的控制律表达式 ,并给出数值例子验证了所给方法的有效性     

模糊指数型终端滑模控制的模型参考控制及其在导弹姿态控制系统中的应用

针对导弹姿态控制系统具有不确定性和时变性的特点,同时为保证系统状态能在有限时间内收敛到状态原点,在研究了不确定多变量指数型终端滑模控制的基础上,给出并证明了其模型参考控制的控制律特性.为克服不确定性给系统造成的抖动现象,参考模糊控制的优点,设计了模糊补偿控制以消除这种抖动.最后将所设计的控制律在导弹姿态控制系统中做了仿真应用,结果表明,所设计的控制器性能满足要求,控制效果满意.     

QFT在导弹纵向通道控制中的应用

定量反馈理论（QFT）是参数不确定性系统鲁棒控制比较成功的设计方法．导弹飞行过程中，具有较强不确定性，且弹体参数随时间连续变化．文中将QFT控制律设计方法用于导弹纵向通道鲁棒控制律的设计．仿真表明，所设计控制律满足导弹5组特征点的鲁棒稳定性指标和跟踪性能，能够减小最大攻角．     

飞机变结构鲁棒解耦控制系统设计与仿真研究

针对现代飞机在大飞行包线内飞行是一个复杂的具有不确定性的非线性模型的问题,首先采用非线性变结构鲁棒解耦控制方法为其设计了控制律,即在设计切换函数时,引入误差积分项以抑制变结构控制的抖动,并提出了一种将不连续控制变为近似连续控制的方法.然后用不同飞行条件下的空气动力参数变化来模拟系统的不确定性,并进行闭环系统数字仿真.结果表明,所设计的控制律不仅可实现对飞机滚转角、侧滑角、迎角等的渐近解耦控制,而且对系统不确定性具有较强的抑制作用.说明系统具有较好的解耦性和较强的鲁棒性.     

多约束制导律与导引头隔离度制导匹配性研究

针对导引头隔离度影响多约束制导系统稳定性与制导精度的问题,推导了一种多约束制导律（GLMC）,在此基础上构建了考虑导引头隔离度的多约束制导模型。研究了导引头隔离度和制导参数等对制导系统稳定性的影响规律,采用伴随函数法,分析了有无导引头隔离度影响情况下GLMC制导性能变化规律。结果表明,减小制导时间常数、增大隔离度幅值,以及剩余飞行时间的减小都会降低系统稳定性。GLMC能容忍的隔离度水平大约为1%,在实际工程应用中,要保证GLMC较为先进的制导性能,需严格控制导引头的隔离度水平,降低寄生回路对制导系统稳定性的影响。     

考虑目标机动和落角约束的二阶滑模制导律

针对末制导阶段导弹以期望的终端落角攻击高机动目标的需求,将Super-twisting算法与自适应滑模扰动观测器相结合,提出一种满足终端落角约束的二阶滑模制导律。目标机动带来的干扰导致系统扰动的上界未知,将目标加速度视为系统扰动,设计自适应滑模扰动观测器对系统扰动进行在线估计,通过对观测器增益进行自适应调整,克服传统观测器选取增益时依赖扰动上界的缺陷。设计改进的Super-twisting算法作为制导律的趋近律,在降低抖振的同时使制导律可充分利用导弹的过载能力,从而提升系统的收敛速度,解决传统Super-twisting算法中系统状态远离平衡点时收敛速度慢的问题。基于李雅普诺夫稳定性理论,证明该制导系统能在有限时间内收敛。数学仿真结果表明：自适应滑模扰动观测器和所设计制导律有效,自适应滑模扰动观测器能够准确跟踪系统扰动,所设计的制导律能够满足期望的终端落角约束,且具有较高的命中精度,脱靶量小于0.2 m。     

基于扩张状态观测器的反鱼雷鱼雷迎面拦截制导律

基于雷目相对运动方程,把迎面拦截问题描述成具有终端角约束的最优控制问题,针对鱼雷自导头难以测量视线角速率的难题,提出了一种基于扩张状态观测器的目标视线角速率实时在线估计方法,同时估计出目标机动引起的不确定干扰量,并基于线性化的侧向运动方程求解出反鱼雷鱼雷舵角控制指令,从而实现了含有干扰补偿的迎面拦截最优制导律。仿真结果表明,与传统的比例导引律相比,该最优制导律具有很好的迎面拦截效果。     

基于自抗扰控制的导引律

考虑目标机动和驾驶仪动态等情况,提出了一种基于自抗扰控制理论和反步法设计思想的新型制导律。将目标机动和驾驶仪参数不确定分别当成系统的扰动。将包含驾驶仪动态特性的制导环路,分作外环和内环分别进行控制器设计。外环自抗扰控制器用于控制切向相对速度收敛到零。抑制目标机动及系统非线性项对视线稳定性影响。内环自抗扰控制器用于跟踪外环输出的虚拟控制,补偿驾驶仪动态及驾驶仪参数不确定性对于制导精度的影响。仿真结果表明,设计的算法能够有效地实现制导目的,在目标作大机动且考虑驾驶仪动态情况下,仍然具有很高的制导精度。     

带视线角约束的多导弹有限时间协同制导律

针对多导弹在平面内从各自期望方向同时击中机动目标的问题,提出了一种带视线角约束且能打击机动目标的有限时间协同制导律。基于平面内的导弹-目标相对运动方程建立了考虑视线角约束的多导弹协同制导模型;在视线方向基于多智能体协同控制理论和积分滑模控制理论设计了多导弹分布式有限时间协同制导律,以保证所有导弹打击时刻有限时间趋于一致;在视线法向方向采用非线性干扰观测器对目标加速度在有限时间内进行估计,并基于有限时间滑模控制理论设计了带视线角约束的制导律,以保证导弹击中机动目标且其视线角有限时间内收敛到期望值。通过仿真验证了所设计的协同制导律可使多导弹从各自期望方向同时击中机动目标。     

考虑自动驾驶仪故障的复合全局滑模制导律

为了提高对低空目标的跟踪精度,需将弹目视线角约束在布儒斯特角附近,以降低多径干扰对雷达导引头探测精度的影响。基于全局滑模控制的原理,设计出一种全局滑模制导律。该制导律可确保在跟踪拦截低空目标的过程中,将弹目视线角约束在布儒斯特角附近。该制导律由于使系统省去了趋近滑模面运动的过程,从而使系统具有全程鲁棒性。针对导弹自动驾驶仪执行制导指令时可能发生的故障问题,设计了一种虚拟指令作为故障扰动的补偿,结合所设计的虚拟指令,设计出一种复合全局滑模制导律。仿真结果表明,该复合制导律可大大提高系统的抗干扰性能,维持系统的稳定性。     

带初始前置角和末端攻击角约束的偏置比例导引律设计以及剩余飞行时间估计

针对导弹飞行过程中受到外部干扰导致前置角变化较大的问题,设计了满足任意初始前置角和末端攻击角度约束的偏置比例导引律,并对该导引律下系统参数的收敛性给出了证明。基于现有分段迭代求解剩余飞行时间的方法进行拓展,解决了现有分段迭代求解方法在前置角等于π/2 rad时存在奇点的问题,并用该改进方法给出了该导引律的剩余飞行时间估计。对提出的导引律和改进的分段迭代求解方法进行仿真,结果表明：该导引律能够满足任意初始前置角和末端攻击角度约束下导弹的脱靶量和末端角度要求,且在飞行末端加速度指令收敛至0;与以往研究结果相比,该导引律在前置角大于π/2 rad时能够实现对导弹的更有效控制;使用改进的分段迭代求解方法对提出的导引律进行剩余飞行时间估计,估计误差小,误差收敛快。仿真结果验证了该偏置比例导引律和剩余飞行时间估算方法的有效性。     

基于自适应神经网络Backstepping空中加油编队飞行控制

为解决无人机自主空中加油过程加油机和受油机编队飞行控制的问题,提出了对受油机采用导引回路和 姿态回路分离控制策略,采用L1 导引算法设计一种基于自适应神经网络Backstepping 飞行控制器。将改进的L1 导 引算法应用于受油机的横向和纵向的导引,使用自适应神经网络补偿受油机受到的外界的干扰和系统模型误差,神 经网络权值矩阵通过自适应律在线更新,并结合Backstepping 控制方法设计受油机的控制律。仿真结果表明：在受 油机与加油机编队飞行过程中,该设计方法能有效提高受油机的跟踪精度和抗干扰能力,解决空中加油编队飞行控 制问题。     

基于自适应神经网络Backstepping 空中加油编队飞行控制

为解决无人机自主空中加油过程加油机和受油机编队飞行控制的问题,提出了对受油机采用导引回路和 姿态回路分离控制策略,采用L1 导引算法设计一种基于自适应神经网络Backstepping 飞行控制器。将改进的L1 导 引算法应用于受油机的横向和纵向的导引,使用自适应神经网络补偿受油机受到的外界的干扰和系统模型误差,神 经网络权值矩阵通过自适应律在线更新,并结合Backstepping 控制方法设计受油机的控制律。仿真结果表明：在受 油机与加油机编队飞行过程中,该设计方法能有效提高受油机的跟踪精度和抗干扰能力,解决空中加油编队飞行控 制问题。     

倾斜转弯导弹的变结构制导律研究

以变结构理论为基础．利用变结构控制系统对干扰的不变性，将目标机动看成是未知的有界扰动．通过选择只含有目标视线角速度信息的理想滑动模态．设计了只需目标视线角速度信息的新型变结构比例导引律．实现了在目标机动的条件下，有限时间内目标视线角速度的零化．大幅度地改善了制导性能。文中针对BTT导弹为了在不同方向获得机动能力．必须接受滚动指令并快速滚动．以最大法向气动力对准所需机动方向的特点．分别在纵向平面和横向平面设计了指令加速度形式。该方法直观简单、易于理解、便于工程实现．可以对付高度机动的来袭目标。