[發明專利]一種用于半捷聯制導導彈的一體化控制方法有效
| 申請號： | 201610364808.7 | 申請日： | 2016-05-27 |
| 公開（公告）號： | CN105865272B | 公開（公告）日： | 2018-03-23 |
| 發明（設計）人： | 易科;陳建;任章;李清東;晏濤;賈曉洪;吳軍彪;周衛文 | 申請（專利權）人： | 北京航空航天大學;中國空空導彈研究院;中國航空工業集團公司 |
| 主分類號： | F42B15/01 | 分類號： | F42B15/01 |
| 代理公司： | 北京永創新實專利事務所11121 | 代理人： | 趙文穎 |
| 地址： | 100191*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 用于 半捷聯 制導 導彈 一體化 控制 方法 | ||
1.一種用于半捷聯制導導彈的一體化控制方法，包括以下幾個步驟：
步驟1：建立導引頭穩定跟蹤與彈體姿態控制一體化數學模型，包括彈體姿態運動學模型、框架運動學模型、角跟蹤系統模型、一體化數學模型；
(1)彈體姿態運動學模型；
導彈氣流角微分方程為：
式中，α,β,γv分別為攻角、側滑角、傾側角；θ,ψv分別為彈道傾角、彈道偏角；L,Y分別為升力和側向力；ωmx,ωmy,ωmz為彈體體軸姿態角速度；m為導彈質量，g為重力加速度，V為導彈飛行速度；
姿態角速度微分方程為：
式中，Mx0,My0,Mz0為零舵偏狀態下的氣動力矩；為滾轉力矩系數對δx的導數，為滾轉力矩系數對δy的導數，為滾轉力矩系數對δz的導數；動壓Q＝0.5ρV2，ρ為空氣密度；S為導彈參考面積；Lr為導彈參考長度；δx,δy,δz為滾轉、偏航、俯仰三通道的舵偏角；Ix,Iy,Iz分別為導彈三個方向的轉動慣量；
(2)框架運動學模型；
導引頭光軸中心在空間中的運動為：
ωd＝ωdm+ωds(3)
式中，
其中，ωd為光軸角速度在探測坐標系中的投影，ωdm為彈體角速度在探測坐標系中的投影，ωds為導引頭伺服框架角速度在探測坐標系中的投影，ωmx,ωmy,ωmz為彈體體軸角速度，λy,λz為半捷聯穩定平臺的內外框架角；
(3)角跟蹤系統模型；
三維跟蹤角誤差微分方程為：
式中，εy,εz為失調角，ωy,ωz為視線角速度，ωdx,ωdy,ωdz為光軸角速度；
(4)導引頭穩定跟蹤與彈體姿態控制一體化數學模型；
建立半捷聯導引頭控制與姿態控制一體化數學模型：
式中，
x2＝[ωmx ωmy ωmz]T，u2＝[δx δy δz]T，
步驟2：設計一體化控制器構型；
設制導系統給出的氣流角指令αc,βc,γvc，框架角位置測量傳感器測得的框架角位置λy,λz，彈目視線角qy,qz經過濾波器得到的彈目視線轉率ωy,ωz，以及導引頭接收機得到的跟蹤角誤差εy,εz，通過外環控制器輸出框架角速度控制信號ωλyc,ωλzc，控制光軸指向實時跟蹤彈目視線，同時給出姿態角速度的偽控制量ωmxc,ωmyc,ωmzc，再送給內環姿態角速度控制系統，控制氣動舵實現對ωmxc,ωmyc,ωmzc的快速跟蹤；
步驟3：基于非線性動態逆的控制器設計；
(1)設計外環動態逆控制器；
設外回路的狀態變量為[α β γv εy εz]T，輸入控制變量為[ωmx ωmy ωmz ωλy ωλz]T；則外環動態逆控制器為：
式中：分別為狀態變量α,β,γv,εy,εz的期望動態形式，ωmxc,ωmyc,ωmzc為內環期望的彈體姿態角速度指令，作為內環的偽控制量；
(2)設計內環動態逆控制器；
設內回路控制指令為外回路偽控制量ωmxc,ωmyc,ωmzc，輸入控制變量為δx,δy,δz；
則內環動態逆控制器：
式中：分別為狀態變量ωmxc,ωmyc,ωmzc的期望動態形式；
通過式(9)和(10)分別得到外環動態逆控制器和內環動態逆控制器，完成導彈的一體化控制。
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